[发明专利]一种水溶性聚硅烷-聚醚共聚物紫外光引发剂及制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及光引发剂领域，特别涉及一种水溶性聚硅烷-聚醚共聚物紫外光引发剂及其制备方法和用途。

背景技术

紫外光固化是辐射固化的一种，具有反应速度快、效率高、能耗低、设备要求低等特点，在近几十年来得到了很快的发展。紫外光固化的核心是紫外光引发剂，工业中通常使用中压汞灯作为紫外光源，因其发射254nm、302nm、312nm、365nm处的谱线，大部分光引发剂在这些波长处均有较大的吸收。光引发剂按其引发机理可以分为自由基型和阳离子型两种，目前研究和应用较多的是自由基型光引发剂，同时阳离子光引发剂也正在得到越来越多的关注。自由基引发剂可以在紫外光照射下产生自由基而引发单体或预聚物聚合，按其自由基产生方式，可以分为裂解型和夺氢型两类，聚硅烷是一种典型的裂解型自由基光引发剂。聚硅烷是主链由Si-Si键组成，主链骨架由于电子的σ-σ*离域而具有共轭特性，大部分聚硅烷在250-330nm处有强烈的紫外吸收，在紫外光的照射下，Si-Si键会发生断裂而产生自由基，这些硅自由基可以进一步引发活性单体的聚合，因而使得聚硅烷具有了紫外光引发能力。聚硅烷作为紫外光引发剂，具有一些其它常规光引发剂所不具有的特性：(1)由于聚硅烷主链均由Si-Si键组成，在紫外光下，可以产生大量的硅自由基，使其光引发效率可以比碳中心自由基高1-2个数量级；(2)常规的光引发剂必须隔绝氧气对碳自由基的影响，而聚硅烷作为光引发剂则可以在空气下使用，氧气的影响微乎其微；(3)硅自由基还可以被二苯基碘鎓离子氧化成为阳离子，而成为阳离子引发剂；(4)聚硅烷作为一种高分子光引发剂，在引发过程中不产生有害的小分子物质，对产品的表观无影响，同时对环境友好。随着人们对环境问题的日益重视，开发新型的、对环境无害的水性紫外光引发剂也成为了光引发剂研究领域的热点，小分子光引发剂吸收紫外光分解后往往包含一些小分子有害碎片，这些碎片会向表面迁移，向环境扩散，不但对产品外观有影响，对环境的影响也不可忽视，而开发水溶性的大分子光引发剂可以有针对性的解决这一问题。

大分子光引发剂开发是目前光引发剂研究的一个重要趋势，它具有低气味，低挥发，毒性小，树脂兼容性好等优点。目前大分子光引发剂主要的制备方式一种是在已有的小分子光引发剂上进行可聚合的活性基团修饰，然后聚合获得，还可以在已有的聚合物侧链上修饰小分子光引发剂。聚硅烷本身就是一种大分子引发剂，引发过程中不释放小分子碎片，对环境无毒害，是大分子光引发剂研究的重要方向。

发明内容

本发明的目的就是针对上述现有技术的现状，提供了一种水溶性的聚硅烷-聚醚共聚物紫外光引发剂及其制备方法。

一种水溶性的聚硅烷紫外光引发剂，所述引发剂的结构式如下所示：

其中：R¹、R²为烷基或芳基；

R³、R⁴、R⁵为H或甲基；

R⁶为含聚醚结构的基元，其分子量为200～20000；

聚硅烷与聚醚的摩尔比为m/n=0.1-10，m、n为自然数。作为优选项：

所述R¹和R²为甲基、己基、苯基中的一种或几种。本发明还提供水溶性的聚硅烷紫外光引发剂的制备方法，步骤如下：

1)取R¹R²SiCl₂，制备聚硅烷，备用；

2)制备双键封端的聚醚，备用；

3)按聚硅烷与聚醚的摩尔比为聚硅烷/聚醚=0.1-10的比例称取上步制备好的聚硅烷和双键封端的聚醚，将其混合溶解于溶剂中，在紫外灯下照射至反应完全，得到溶液1；

4)将上步所得溶液1滴入石油醚中，得到不溶于石油醚的浅黄色粘稠物，将粘稠物从石油醚中分离出来，用石油醚和乙醚的混合溶剂对粘稠物洗涤至无残留溶剂，即得。

作为上述方法的优选项：

1)所述步骤1中聚硅烷溶液是用武兹缩合法制备。

2)所述水溶性聚醚为环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷的均聚物或共聚物；

3)所述双键封端的聚醚为聚醚的其中一端或两端为双键封端；

4)所述溶液1中聚硅烷和聚醚的质量之和在溶液1中的质量分数为1％～50％；

5)所述步骤3中溶剂为苯甲醚、四氢呋喃、甲苯中的一种或几种的混合物；