[发明专利]一类水溶性光引发剂

说明书

技术领域

本申请涉及一类水溶性光引发剂，属于感光高分子材料制备领域。

背景技术

紫外光固化技术是利用紫外光引发具有化学反应活性的液态物质快速转变为固态物质的过程。该技术具有高效、适应性广、经济、节能、环境友好的特点，它被广泛应用于印刷制版、立体光刻、油墨、涂料、胶粘剂、食品包装及医用生物材料领域。

紫外光光固化反应的本质是由紫外光引发的聚合、交联反应，任何一个光固化体系至少包括以下三种组分：(1)树脂，给予材料基本的物理化学性能；(2)单体，主要用于调节整个体系的粘度，但是对整个配方体系的固化速率和材料的性能也有影响；(3)紫外光引发剂，在紫外光的照射下，产生引发聚合反应的活性种。虽然在整个配方体系中的紫外光引发剂的含量很少，但是由于配方中除了紫外光引发剂外，大多数单体都不能在紫外光的照射下产生有效的引发活性种，因此，紫外光引发剂成为整个紫外光固化配方中不可缺少的关键组分，它决定整个配方体系在紫外光照射时，低聚物及单体能否迅速发生交联固化反应。

传统的光固化体系通常需要使用活性稀释剂(单体)来降低树脂的粘度，而有些单体容易挥发，产生毒性和气味，这会对环境造成一定的污染。而水有着无毒，低成本的特性，基于环保的要求，水性光固化体系的研究备受关注。水性光固化体系的刺激性及气味均比较小，其粘度容易调节。目前，市场上大多数光引发剂都是油溶性的，油溶性光引发剂与水溶性树脂的相容性较差，这不可避免地会影响固化产品的最终性能。而水性光引发剂低污染，环保，因此，对水性光引发剂的研究有着很好的应用前景。为此，人们在传统油溶性光引发剂上引入一系列水溶性基团，以制备水性光引发剂。

发明内容

本申请的目的是提供一类水溶性光引发剂，其分子结构下图所示：

其中，R₁和R₂分别独自选自烷基，羟烷基，苯基，苄基；

本发明还提供了该光引发剂的制备方法，其通用的合成工艺如下图所示：

在该引发剂的制备过程中：

(a)将4-甲基二苯甲酮，N-溴代丁二酰亚胺，按摩尔比1:1加入到反应器中，加入催化剂(1wt％)，以及适量的CCl₄，室温搅拌10min后，升温至回流，反应5h。减压蒸馏除去溶剂，并用乙醇对粗产物进行重结晶，最终得到4-溴甲基二苯甲酮固体(BrMBP)；

(b)将BrMBP，三乙胺，按摩尔比1:1加入到反应器中，加入催化剂(1wt％)，并加入适量乙腈，室温搅拌10min，随后在冰浴条件下将溶有仲胺(与BrMBP的摩尔比为1:1或1:2)的乙腈溶液逐滴加入到烧瓶中，反应3-6h。过滤，减压除去溶剂，得到粗产物，将产物溶于三氯甲烷溶液中，并用去离子水洗涤，有机层经无水Na₂SO₄干燥后，减压除去三氯甲烷，然后通过柱层析的方法处理得到中间产物A；

(c)将中间产物A和适量的二氯甲烷加入到反应器中，室温搅拌5min，随后向其中逐滴加入丙烯酸(与A的摩尔比为1.03:1或2.06:1)，滴加完毕后，反应12小时，减压蒸馏除去溶剂，得到产物；

上述制备步骤中，步骤a中所述的催化剂为有机过氧化物，优选过氧化苯甲酰；

上述制备步骤中，步骤b中所述的催化剂为有机碱或无机碱，优选甲醇钠、三乙胺；

上述制备步骤中，步骤b中所述的仲胺的分子结构如下图所示：

其中，R₁和R₂分别独自选自烷基，羟烷基，苯基，苄基；

上述制备步骤中，步骤b中所述的仲胺优选以下化合物，但不仅限于以下化合物：

上述制备步骤中，步骤c中所述的酸为丙烯酸。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明的合成步骤简单，制备成本低。

(2)产物的水溶性良好，光引发效率较高，可扩大二苯甲酮类光引发剂的应用范围，在水性紫外光固化领域有广泛的应用前景。

具体实施方式

下列实施例详细说明本发明，但并不限制本发明的范围。

合成实施例1：

化合物1结构式