[发明专利]一种水溶性有机硅大分子光引发剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大分子光引发剂，具体而言一种水溶性有机硅大分子光引发剂，该大分子光引发剂的合成方法及其在水体系梯度聚合中的用途。

背景技术

梯度聚合物是指构成聚合物的要素(例如，组成或结构)沿某一方向由一侧向另一侧呈连续梯度变化、材料的性质和功能也呈梯度变化的一种新型材料。分子量是聚合物的一个基本要素，它对聚合物的使用性能和加工性能都有很大的影响。聚合物的分子量发生变化时，聚合物的性能如机械性能(强度等)、光学性能(折射率等)、热学性能(玻璃化转变温度等)、电学性能(电导率等)、加工性能(流变性等)等中一种或多种会随之而变化。当聚合物的分子量沿某一方向由一侧向另一侧连续梯度变化时，会使聚合物的性能也出现连续梯度变化，这种分子量沿某一方向由一侧向另一侧呈连续梯度变化的聚合物即为分子量梯度聚合物。

光引发剂是影响光聚合的重要因素之一，它能吸收紫外光或可见光辐射能，使低聚物及稀释剂迅速由液态转变成固态物质的化合物。传统的小分子自由基光聚合引发剂以及残留在体系中的光解碎片容易迁移和挥发，使固化后材料老化黄变，出现气味和毒性，制约了光固化体系在食品和药物包装等方面的应用。另外，传统光聚合体系仍存在许多缺点，例如活性稀释体具有挥发性，对环境和人体有一定危害等。因此带有活性基团的水溶性大分子光引发剂在水体系中引发单体和低聚物聚合成为这一领域的重要发展方向。水溶性大分子光引发剂主链或侧链上接有光活性基团，吸收辐射能量后产生活性自由基引发水性光聚合体系交联固化。而在光聚合中，如果水溶性光引发剂在聚合体系中从表面层到深层呈依次递减的梯度分布时，在光辐照下，从体系的表层到深层的聚合度会发生梯度变化，即固化后材料的分子量呈梯度分布，实现梯度聚合。同时，表面层引发剂浓度最大，会有效减少光聚合中表面氧阻聚。为达到这一目的，需要对水溶性光引发剂进行特殊的分子设计。本领域尚不存在能够适用于水体系梯度聚合的大分子光引发剂。

发明内容

本发明提供了一种用于水体系梯度聚合的水溶性有机硅大分子光引发剂、其制备方法及其在水体系梯度聚合中的用途。本发明人通过广泛深入地研究，从分子结构出发，通过分子设计将小分子光引发剂引入到有机硅氧烷链上且生成亲水性基团，从而合成水溶性有机硅大分子光引发剂。该方法为实现水性体系的梯度聚合提供了新思路，且安全环保、简单易行。

具体而言，本发明涉及如下方面：

1.一种通式为(I)的水溶性有机硅大分子光引发剂：

其中，q取值为1或2，p＝3-q；

M为苯偶姻类、安息香醚类、烷基苯乙酮类、烷胺基苯乙酮类、二苯甲酮类、硫杂蒽酮类、香豆酮类或樟脑酮类小分子光引发剂化合物的残基，其中该小分子光引发剂化合物选自带有羟基，氨基，羧基，卤素或环氧基团；

A代表：

其中n的取值范围可以是2～50，优选2～15，最优选2～8；m的取值可以为1～10，优选1～5，最优选1或2；R₇和R₈相同或相异，并独立地选自C_1-12的烷基、N，O，S杂原子取代的C_1-12的烷基，C_1-12的烷氧基或H；

R₁独立选自o、

R₂为C_3-12的亚烷基或任选自被烷基、芳基和烷氧基取代的C_1-10亚烷基，优选C_3-6的亚烷基，最优选亚丙基；

R₃独立选自H，C_1-12的烷基或C_1-12的芳烷基；

X^-选自卤素负离子，优选卤素负离子X^-为Br^-。

2.根据项1的水溶性有机硅大分子光引发剂，其特征在于所述的M为烷基苯乙酮类和二苯甲酮类的小分子光引发剂化合物的残基，该小分子光引发剂化合物带有选自羟基，卤素，氨基和羧基的基团。

3.根据项1-2任一项的水溶性有机硅大分子光引发剂，其特征在于所述的R₇和R₈相同，并独立地为C_1-12的烷基，优选C_1-6的烷基，更优选为甲基。

4.根据项1-3任一项的水溶性有机硅大分子光引发剂，其特征在于所述的R₁为O。