[发明专利]一种大分子可聚合光引发剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于感光分子材料领域，具体涉及一种可聚合含有苯甲酮的大分子光引发剂的制备方法。

背景技术

通过光(紫外光或可见光)照射于对光敏感的化合物上，使其发生一系列的光物理、光化学反应，生成活性碎片，活性碎片又引发液态低聚物(包括单体)聚合，最终将液态涂层瞬间转化为固态的高分子材料的过程称为光聚合(又称光固化)。随着科学技术的不断发展及对环保的日益重视，光聚合技术迅猛发展，光聚合技术在涂料、油墨、胶粘剂、微电子、齿科修复和生物材料等领域有实际应用的价值。

光引发剂在光聚合体系中至关重要，它关系到配方体系在光照射时低聚物及稀释剂能否迅速由液态转变成固态。目前，光引发剂主要分为阳离子型和自由基型两大类。阳离子光引发剂主要有硫鎓盐、碘鎓盐。阳离子型光引发剂一般是利用阳离子光引发剂在光照下产生的质子酸催化环氧基的开环聚合或富电子碳碳双键(如乙烯基醚)的阳离子聚合。阳离子光固化体系最大的优点是没有氧阻聚的问题，另外固化收缩较小而黏附力较强。缺点是固化速度比自由基体系慢，且原料价格较贵。自由基型光引发剂在光照下接受光能从基态变为激发态，然后进一步分解成自由基。自由基与单体的碳碳双键结合，并在此基础上进行链式增长，使碳碳双键发生聚合。自由基光固化体系是光固化涂料中应用最广泛的体系，优点是固化速度快，原料价格相对低廉。但该体系存在收缩大、氧阻聚等问题，尤其是后者，常常是配方设计中必须克服的问题。因此，有必要对自由基型光引发剂的缺点进行改进，解决其氧阻聚和收缩大等问题。另外，在实际配方中，小分子量的光引发剂，在聚合时会发生光裂解反应产生游离的小分子有机物，这一点制约其在生物、医药和食品包装材料上的应用。所以，研究一种大分子自身可聚合的光引发剂来减少光解产物对体系的影响具有良好的发展前景。

二苯甲酮类光引发剂是使用的最为广泛的自由基型光引发剂，但是其紫外吸收较低，引发效果较差(R.Liska，Journal of Polymer Science PartA：polymer chemistry，2002(40)：1504-1518)。F.Sun等人研究了(Nucl.Instrum.Methods Phys.Rss.，Sect B，2009(267)：3590-3593)一种含硅的二苯甲酮衍生物光引发剂的动力学性能研究。中国专利CN1850798A(公开日：2006.10.25)公开了一种含硫的二苯甲酮光引发剂及其制备方法。中国专利CN101220106A(公开日：2008.7.16)公开了一种含硅大分子光引发剂、其合成方法及用途。中国专利CN101077897A(公开日：2007.11.28)公开了超支化硅基大分子光引发剂及其制备方法。中国专利CN1850784A(公开日：2006.10.25)公开了含苯氧基的二苯甲酮光引发剂及其制备方法。

以上这些方法存在以下缺点：1、引发剂的分子量相对较小，迁移性较大，光解时容易产生游离的小分子；2、分子中不含双键，本身不可聚合。

发明内容

本发明目的在于解决现有技术中的问题，从分子结构设计出发，将丙烯酸酯中的双键引入酚醛树脂分子中，提供一种分子量相对较大，迁移性小，自身可聚合的大分子光引发剂的制备方法。此引发剂结构通式如下：

式中，R₁为氢原子、甲基、甲氧基、卤素中的一种。

1、一种可聚合的大分子光引发剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)将4-羟基二苯甲酮和过量的甲醛溶液加入到三口烧瓶中，混合均匀后，加入碱作催化剂，加热搅拌至95℃，反应2h；然后升温至150℃反应，进行减压抽滤反应20min，反应结束后冷却至105℃收集产物，将产物倒入水中沉淀，经抽滤后得到含苯甲酮的大分子光引发剂；

(2)将得到的含苯甲酮的大分子光引发剂溶解于有机溶剂中，在三氟化硼的催化下，将环氧氯丙烷溶于有机溶剂中，3小时内缓慢向三口烧瓶滴加混合液，反应温度为0-5℃，滴加完毕后，70℃下反应3h，混合液用旋转蒸发仪除去未反应的环氧氯丙烷和溶剂；残渣再用有机溶剂溶解后，慢慢加入无机碱，在40℃下反应0.5h，过滤除去盐，旋蒸除去溶剂；用有机溶剂将残渣二次溶解，用蒸馏水洗后再用无水氯化钙除水；

(3)将上述得到的产物和丙烯酸混合，加入催化剂，同时加入少量对羟基苯甲醚，加热反应6h，反应结束后除去溶剂，即得大分子可聚合的光引发剂。