[发明专利]一种水性可聚合大分子光引发剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含有不饱和双键的水性大分子光引发剂属于大分子光引发剂领域。

背景技术

自20世纪60年代以来，紫外光固化涂料以其节能、高效、经济、环境友好特性受到了广泛关注。特别是近几年来，随着现代科技的高速发展，为满足全球性的环境保护的要求，紫外光固化技术的正向着水性化方向发展。

光引发剂是UV固化体系的重要组成部分，决定着体系的固化速度和固化程度。传统的光引发剂多为小分子，其存在着残留、迁移、易挥发的问题，而且由于传统的小分子光引发剂与在水中溶解度低，不利于在水性体系中使用。而目前发展的大分子光引发剂与水性体系存在相容性问题，同样难于在水性体系中使用。因此目前的光引发体系制约了水性光固化体系的进一步发展。为了能够解决上述问题，使水性光固化体系能够应用于食品、药物包装领域，必须设计一类水性的大分子光引发剂，并在其中引入可光固化的双键，进一步提高其性能。根据分子结构中不饱和双键以及光引发基团的含量不同，此类水性可聚合大分子光引发剂可以作为传统光引发剂的替代物，或者作为光固化体系单独使用。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种水性可聚合大分子光引发剂的制备方法。为实现水性可聚合大分子光引发剂的各种功能性，在其分子结构中必须包含亲水性基团、不饱和基团以及能实现光引发的活性基团。根据其不饱和度以及光引发基团含量的不同，该光引发剂可以作为传统光引发剂的替代物，或者作为光固化体系单独使用。

目前已知的大分子光引发剂的制备方法包括：(1)用羟基取代的小分子光引发剂与含有异氰酸酯基的单体或聚合物缩聚制得；(2)在聚合物的侧基上进行化学改性；(3)在小分子光引发剂上引入不饱和基团，再进行均聚或与其它单体进行共聚。这些方法虽然能够制备大分子光引发剂，但是所制备的大分子光引发剂与水性体系的相容性较差，难于应用到水性体系中，并且分子结构中没有不饱和基团，所以必须与不饱和树脂配合使用，而不能够单独使用。

本发明克服了上述大分子光引发剂制备方法的局限性，使其分子结构中同时包含亲水性基团、不饱和基团以及能实现光引发的活性基团，从而制备了水性可聚合大分子光引发剂。该引发剂包括溶剂、固体份和去离子水，其中溶剂与固体份的质量比为1/10～3/10；去离子水/(溶剂+固体份)的质量比为4/10～8/10，其中固体份由具有以下质量百分含量的原料制成：

原料名称                       wt％

环氧树脂与一元酸的开环产物     10-60

催化剂                         0.1-10

自由基引发剂                   0.1-10

含有烯类不饱和基团的单体       5-60

阻聚剂                         0.1-10

含有烯类不饱和基团的功能性单体 0.1-20

pH调节剂                       5-50

可聚合的小分子光引发剂         1-65

本发明的制备方法为：使用可聚合的小分子光引发剂参与共聚，然后向反应产物中加入阻聚剂、催化剂以及含有烯类不饱和基团的功能性单体，反应一定时间，加入pH调节剂进行中和，最后在搅拌下加水乳化，即可制得水性不饱和光引发剂。所用催化剂为路易斯酸或路易斯碱。

本发明的具体工艺步骤为：

(1)使用可聚合的小分子光引发剂参与共聚

将环氧树脂与一元酸的开环产物溶解于溶剂中，升温到80～130℃。在自由基引发剂的存在下，加入可聚合的小分子光引发剂以及含有烯类不饱和基团的单体，在开环产物上进行接枝聚合，单体滴加1-4个小时，保温1-4个小时，得到接枝聚合物。

(2)在分子结构中引入双键

向(1)中加入阻聚剂，然后加入含有双键的功能性单体和催化剂，在催化剂作用下与(1)中的接枝聚合物反应，反应温度为80℃-150℃，反应时间为3-6个小时，从而引入可光固化的双键。

(3)中和乳化

将(2)中的产物降温至30-80℃加入pH调节剂调至大于7，在搅拌速度为500-1500r/min的条件下加入去离子水乳化，即可制得水性可聚合大分子光引发剂。

其中，各组分为：

所述的环氧树脂与一元酸的开环产物为双酚A型环氧树脂与乙酸，丁酸，十四酸，十八酸一元饱和脂肪酸的反应产物。