[发明专利]离子液体光产碱剂及其制备方法与用途

说明书

技术领域

本发明涉及一类熔点在-100～200℃、吸收波长在150～800nm的离子液体光产碱剂及其制备方法，以及其作为自由基光引发剂和光产碱剂的用途。

背景技术

辐射固化技术具有快速、环保、经济、高效、多能等优点，符合当今世界各国对环保、节能的严格要求，得到了迅猛发展，被誉为“绿色技术”，广泛应用于涂料，油墨，胶粘剂，光成像及微电子领域。辐射固化主要包括光固化(紫外光和可见光)和电子束固化，目前90％以上的辐射固化材料是紫外光固化材料。紫外光固化是指在紫外光作用下，液态的低聚物经过交联聚合而形成固态产物的过程。光固化体系通常包括光引发剂，活性稀释剂，低聚物，其它助剂等，光引发剂是光固化体系的关键，对光固化体系的固化速率起决定性作用。

商业化的光引发剂包括自由基聚合和阳离子聚合光引发剂。自由基聚合光引发剂在光作用下产生自由基活性碎片，可引发自由基聚合反应；阳离子聚合光引发剂光解后往往产生路易斯酸，又称为光产酸剂，阳离子聚合光引发剂在光辐射作用下产生阳离子，引发阳离子聚合反应。两类光引发剂种类繁多，自由基光引发剂主要用于引发含不饱和键的树脂交联聚合，阳离子光引发剂则主要用于环氧基团开环聚合及乙烯基醚的交联聚合，但两种光引发剂都有不足之处，如自由基光引发剂在光固化反应中速度快，固化膜收缩严重，且在空气中易受氧阻聚；阳离子光引发剂在光固化反应中反应速度较慢，产生的酸性物质对基材有腐蚀，为避免这些不足，出现了一种新的光引发剂即光产碱剂，光产碱剂是在光辐射作用下能产生碱性物质的化合物，光产碱剂经光作用产生的碱则称为光产碱。早期的光产碱剂因光产碱的量子产率较低一直未能实现商业化。

近年来季铵盐型光产碱剂受到较大关注，加藤木茂树(CN1531562A，2004)发明了胺化酰亚胺光碱发生剂及其固化方法；杨建文(CN1634865A，2005)发明了苯环直接连叔胺的光敏季铵盐，可用于双重固化体系。目前已知的季铵盐光产碱剂在常温度均为固体状态，熔点较高，在常温时与活性稀释剂或低聚物组合时存在相容性问题。

离子液体是由正离子和负离子组成的液体物质，因其具有低蒸气压、熔点低、污染小等独特性质，在化学反应中常作反应介质、作为催化剂或在电化学中作电解质使用等。离子液体符合绿色化学的原则，因而被称为绿色溶剂，一般认为其温度范围在-100～100℃。室温下为液体的离子液体被称为室温离子液体(RTILs)。第一个离子液体是硝酸乙基铵，熔点是12℃，于1914年被发现，1992年，Wikes领导的研究小组合成了低熔点、抗水解、稳定性强的1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体(mp5.8℃)，随后离子液体的研究逐渐活跃起来，英国的K.Seddon建立了离子液体研究中心与BP公司和法国的IFP等研究机构开始较系统地探索RTILs作为溶剂与催化剂的可能性，德国BASF首先实现了商业化。进入二十一世纪，对离子液体的的研究更是突飞猛进，一系列性能稳定的离子液体的成功合成使其在催化与有机合成领域的应用研究非常活跃。离子液体按阳离子的种类可以分为四类：烷基季铵离子[NRxH₄-x]⁺、烷基季膦离子[PR_xH_4-x]⁺、1，3-二烷基取代的咪唑离子和烷基取代的吡啶离子。目前离子液体的合成研究已到了第三代，即功能化离子液体。

尽管研究离子液体的学者越来越多，但多数研究集中在离子液体作为溶剂，作为催化剂及电化学等方面，研究的离子液体多为烷基吡啶或二烷基咪唑阳离子与多种无机或有机阴离子组成的，而咪唑盐和吡啶盐正是环氧基团的优良固化剂，咪唑与其衍生物因具有用量少(0.5％-10％)，毒性小，活性高等特点主要用作环氧树脂固化剂，其固化环氧基团的机理是咪唑中所含叔氮原子使环氧基发生开环产生阴离子，发生阴离子聚合反应，聚合反应用的活化能为67-80J/mol，属热固化反应，固化反应常需要在较高的温度下进行，因此存在使用期短等不足，若将咪唑制成季铵盐光产碱剂，在光辐射之后将咪唑释放出来，则固化体系变为光热固化体系，具有一定的潜伏期，可提供更优良的施工性能。

发明内容

本发明提供了一种熔点在-100～200℃、吸收波长在150～800nm的离子液体光产碱剂，以及其作为自由基光引发剂和光产碱剂应用于光固化涂料，油墨，胶粘剂，光刻胶，印刷电路板，光纤及有机反应溶剂，催化剂，萃取剂，润滑剂等。