Multifunctional photoinitiators (MFPIs): A new concept

Summaries

The migration of unreacted photoinitiators and their by-products from UV-cured printing inks and coatings is an increasing concern for food packaging applications. This paper describes the synthesis of novel multifunctional photoinitiators (MFPI) for use in UV curing, with the aim of decreasing the amount of extractable components present in a UV-cured coating. The activity of these MFPIs was investigated using differential photocalorimetry (DPC) and real-time infrared spectroscopy (RTIR). These analytical techniques demonstrated that the increase in functionality and molecular weight of MFPIs did not affect the efficiency of the PI in initiating UV-curing polymerisation reactions. The extraction studies and high-performance liquid chromatography (HPLC) analysis demonstrated that the use of MFPI can bring about a considerable reduction in the amount of free PI extracted from the coating as the high functionality increased the likelihood of the PI being bound into the polymer coating.

Résumé

La migration des photoinitiateurs non réticulés, et de leurs sous-produits, à partir des encres d’impression et des revêtements UV devient de plus en plus inquiétante en ce qui concerne les applications pour l’emballage des produits alimentaires. Cet article décrit la synthèse de nouveaux photoinitiateurs multifunctions (MFPI) destinés à être utilisés pendant le séchage UV dans le but de réduire le taux de composants libres dans un revêtement UV. L’activité de ces MFPIs a été examinée à l’aide de la photocalorimétrie différentielle (DPC) et de la spectroscopie infra rouge en temps réel (RTIR). Ces techniques analytiques ont montré que l’augmentation de la fonctionalité et du poids moléculaire des MFPIs n’a pas influé l’efficacité du PI quand il s’agissait d’initier des réactions pour séchage UV par polymérisation. Les études d’extraction et l’analyse par la chromatographie liquide haute performance (HPLC) ont démontré que l’usage de MFPI peut produire une réduction considérable dans la quantité de PI libre extrait du revêtement car la haute fonctionnalité a augmenté les chances que le PI soit lié dans le revêtement polymérique.

Zusammenfassung

Die Migration von nicht-reagierten Fotoinitiatoren und deren Nebenprodukten von UV-gehärteten Druckfarben gibt Anlaß zur Sorge, vor allem bei Lebensmittelverpackungen. Diese Arbeit beschreibt die Synthese von neuen multifunktionellen Fotoinitiatoren (MFPIs) für Strahlenhärtung, mit dem Ziel, den Anteil von extrahierbaren Komponenten in strahlengehärteten Lacken zu verringern. Wir studierten die Aktivität dieser MFPIs mittels differenzieller Fotokalorimetrie (DPC) und Echtzeit-Infrarotspektroskopie (RTIR). Dies analytischen Methoden zeigten, daß die erhöhte Funktionalität und das größere Molekulargewicht der MFPIs ihre Leistungsfähigkeit as Fotoinitiatoren nicht beeinträchtigten. Extrationsstudien und Hochleistungsflüssigchromatografie (HPLC) zeigten, daß die Verwendung von MFPI den Anteil von freien Fotoinitiatoren im UV-Lack deutlich verringerte, da die erhöhte Funktionalität die Wahrscheinlichkeit erhöhte, daß der Fotoinitiator in den Polymeranstrich eingebunden wurde.