[发明专利]高支化的大分子光引发剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光引发剂及其制备方法，特别是一种本发明涉及一种高度支化的大分子光引发剂及其制备方法。

背景技术

光引发剂(photoinitiator,PI)是光固化体系极其重要的组分，它直接关系到光固化配方体系在光辐照时，能否迅速实现低聚物及稀释剂由液态转变成固态，即交联固化并直接影响固化后体系的诸多物化性质(如机械性能、黄变、气味等)。

目前市场上使用的光引发剂主要以单官能度的小分子光引发剂为主导，商品化的大分子光引发剂很少(Lamberti KIP150)，而高度支化的大分子光引发剂几乎是空白。小分子光引发剂在使用时已经表现出一些不足：相容性差，一些固体光引发剂需要加热才能在低聚物和活性稀释剂中溶解，低温时会导致引发剂的析出；易迁移，体系固化后残留的光引发剂和光解产物会向体系的表层迁移从而影响涂层表观和性能(如毒性和黄变性)；气味大，很多小分子光引发剂易挥发且光解产物有不同程度的异味，这些不足制约了光固化体系更为广泛的应用(如食品和药物包装等方面的应用)。

大分子光引发剂在一定程度上能克服小分子光引发剂的易迁移、易挥发以及气味等不足，但长链大分子光引发剂自身往往存在着分子之间链的缠结导致其溶解性的下降，从而影响其使用。高度支化的大分子光引发剂保留了高支化聚合物自身的低黏度、无链缠绕、良好的溶解性等特点，同时由于高支化大分子光引发剂分子的端基含有大量的光引发单元，光固化时可在一个大分子上同时产生很多的活性自由基，使光固化体系局部自由基浓度得到较大的提高，这将产生高浓度效应，从而可以有效地遏制常用小分子光引发剂的氧阻聚现象的发生，有利于加速光聚合反应。

高支化的大分子光引发剂不仅能有地效克服小分子光引发剂的众多不足，也在性能上超越直链大分子光引发剂，是一类全新的光引发剂，更是未来光引发剂市场的主要开发方向。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种高支化大分子光引发剂及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

一种高支化大分子光引发剂，该光引发剂的化学结构如式（I）所示：

该引发剂分子包含有8条支链且支链端基上皆为二苯甲酮基，其中，R为H原子或甲基，优选为甲基。

式(I)表示的化合物分别为：

即为：C₁₇₃H₁₆₈N₄O₄₈，可简称HB-BP-8-1。

即为：C₁₆₉H₁₆₀N₄O₄₈，可简称HB-BP-8-2。

一种如式（I）所示的高支化大分子光引发剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）通过丙稀酸酯类化合物V与二乙醇胺进行麦克尔(Michael)加成反应获得三官能团单体化合物IV：将丙稀酸酯类化合物V与二羟乙基胺以等摩尔比加入到三口烧瓶，以甲醇作为溶剂，在30℃下搅拌反应6小时，旋蒸除去溶剂甲醇，用无水乙醚萃取一次，再旋蒸除去乙醚得到一种浅黄色液体，即含有三官能团单体化合物IV，反应方程式如下：

其中，R₁为甲基或乙基；

（2）以异戊四醇作为“核”分子，通过三官能团单体化合物IV与异戊四醇(Pentaerythriol)发生酯交换反应(Transesterification)获得多端羟基高支化化合物III：将化合物IV与异戊四醇以4:1摩尔比加入到三口烧瓶中，再加入少量对甲基苯磺酸作为催化剂，在140℃下搅拌反应5小时后停止反应，再旋蒸除去副产物醇，得无色液体，即端基含有8个羟基的高支化化合物III。反应方程式如下：

（3）通过高支化化合物III与丁二酸酐(Succinic anhydride)发生酯化反应获得分子量增加的多端羧基高支化化合物II：将高支化化合物III与丁二酸酐以1:8摩尔比加入到三口烧瓶，以四氢呋喃作为反应溶剂，在70℃下搅拌反应5小时，通过确定酸值的方法来监控反应进行的程度，当反应体系的酸值降低到反应前的1/2左右时停止反应。旋蒸除去溶剂四氢呋喃得含有8个端羧基的高支化化合物II；反应方程式如下：