[发明专利]一种芳茂铁盐作为可见光自由基-阳离子双效光敏引发剂

说明书

技术领域

本发明涉及一类新型芳茂铁盐的用途，该类化合物即可以作为自由基型光引发剂，又可以作为阳离子型光引发剂，属于光固化和光聚合技术领域。

背景技术

光固化是通过光的作用使单体或树脂凝固的固化技术。光固化有着诸多的优点：如能耗低，固化时无溶剂挥发，低污染，在室温下能快速、完全固化，固化涂层物化性能优异等。光固化技术已在光刻胶、光固化涂料、电子封装材料、光固化油墨、粘合剂、印刷材料等工业领域得到了广泛应用。

根据光引发剂引发机理不同，光固化体系主要分为自由基型和阳离子型两类。自由基型光固化常用的单体和预聚体是丙烯酸酯类物质，该类化合物的优点是光固化速度快，粘度低，成本低，其缺点是固化体系表层易受氧的阻聚作用及固化树脂体积收缩较大(约8％)。阳离子型光固化体系的单体和预聚体主要为环氧类化合物，该类固化体系的优点是固化树脂体积收缩小、不受氧阻聚，而且在离开光源后仍可继续固化，缺点是容易受碱和湿气的影响，且固化速度较丙烯酸酯类物质慢。由于自由基型光聚合和阳离子型光聚合树脂各有优缺点，因此在很多光固化应用中使用集自由基和阳离子树脂各自优点的混杂型光固化树脂。

芳茂铁盐作为一类阳离子光引发剂由于其在近紫外以及可见光区的较强吸收，能与长波光源相匹配，受到人们的广泛关注。芳茂铁盐的光引发的活性基团是经光照后脱去非电荷性芳烃配合体，而裸露出有空轨道的中心铁离子，因此只能引发具有环氧基团的化合物进行阳离子聚合，不能引发带有双键的不饱和化合物的自由基聚合。

二苯甲酮类化合物是一类有效的自由基型光引发剂，在光照下裂解产生活性自由基。该类物质不能引发阳离子型光聚合。另外，二苯甲酮类化合物在350nm以上几乎没有吸收，只能用于紫外光源，不能用于可见光源。

本发明涉及的一类二芳基甲酮及其衍生物作为取代基的苯配体芳茂铁盐，不仅拥有自由基型光引发剂和阳离子型光引发剂的双重作用，而且由于该类物质在350nm以上的吸收，使得该类物质在可见光源辐射下也具有光引发活性，扩大了二苯甲酮类化合物的应用范围。

发明内容

一种具有I式所示结构特征的化合物的用途，该化合物为带有二芳基甲酮及其衍生物作为取代基的苯配体芳茂铁盐。其特征在于该化合物在紫外及其可见光源下既可以用作阳离子光聚合或光固化引发剂，又可以用作自由基光聚合或光固化引发剂，其通式为：

I式中的Ar¹是苯环或者是带有取代基的苯环，Ar²和Ar³是苯环、取代的苯环、萘环、蒽环、取代的蒽环、菲环或取代的菲环，式中的Y是氧或者氮原子，式中的Cp是环戊二烯基负离子或取代的环戊二烯基负离子，式中MX^-＝SbF₆^-，AsF₆^-，PF₆^-，BF₄^-，CF₃SO₃^-，n＝1或2。

具有I式所示结构特征的化合物用作阳离子光聚合或光固化引发剂，可引发聚合或固化包括带有环氧官能团的单体化合物和预聚体。

具有I式所示结构特征的化合物用作自由基光聚合或光固化引发剂，可引发聚合或固化包括带有丙烯酸酯官能团的单体化合物和预聚体，以及带有甲基丙烯酸酯官能团的单体化合物和预聚体。

具有I式所示结构特征的化合物做为光引发剂，适用的光源为紫外光源和可见光源，包括汞灯、镝灯、卤素灯、氙灯和激光光源。

上述含有二苯甲酮衍生物类茂铁盐光固化引发剂的制备方法包括以下步骤：

(1)通过二茂铁与氯苯的配体交换反应制备氯苯茂铁盐。

反应方程式为：

(2)通过氯苯茂铁盐与亲核试剂的亲核取代反应制备二芳基甲酮取代苯配体芳茂铁盐。反应方程式为：

在上述反应中，R代表卤素，Y代表羟基和氨基。

本发明所涉及的含有二苯甲酮衍生物类配体的茂铁盐光引发剂具有以下优点：

(1)本发明的含有二苯甲酮衍生物类配体的茂铁盐光引发剂合成方法及原料简单，原料来源方便易得。

(2)本发明的含有二苯甲酮衍生物类配体的茂铁盐光引发剂具有如下的技术效果，用具有I式的结构的化合物作为光固化引发剂，光固化时继承了自由基引发和阳离子引发两种体系的优点，克服了两体系的缺点，因此具有该类结构的光引发剂有很重要的工业生产价值和商业价值。

附图说明：