[发明专利]适用于LED光聚合的两亲性含氟苯甲酰甲酸酯光引发剂及其制备方法

说明书

本发明公开一类适用于LED光聚合的两亲性含氟苯甲酰甲酸酯光引发剂，涉及感光高分子领域，基于现有光引发剂在LED光源照射下引发性能较差且在深层聚合领域应用受限的问题而提出的，所述光引发剂的化学结构通式为：其中，R₁选自氢、C1‑C16脂肪烃基、芳烷基、醚和芳基，R₂、R₃、R₄、R₅与R₆选自氢、氟和三氟甲基，但R₂、R₃、R₄、R₅与R₆不可同时为氢；本发明还提供上述光引发剂制备方法及其在光聚合体系中的应用；本发明有益效果在于：上述光引发剂在可见光区具有适当的吸收能力，既确保了在LED光源下具有较高的光聚合速率，又能应用于深层聚合，此外，该光引发剂适用于油性和水性两类光聚合体系，且不含离子，应用范围更为广泛，有助于LED光聚合工业的发展。

技术领域

本发明属于感光高分子材料领域，具体涉及一类适用于LED光聚合的两亲性含氟苯甲酰甲酸酯光引发剂及其在光聚合领域中的应用。

背景技术

光聚合领域中，与传统的汞灯光源相比，LED光源具有寿命长、能耗低、安全环保、出光迅速等优点，故使用LED光源代替传统的汞灯光光源是目前光聚合领域的发展趋势。光源的更迭也意味着光聚合体系中的光引发剂必须与新光源相匹配，自LED光聚合技术问世以来，诸多科研团队开始注入精力研究可用于LED光聚合技术的光引发剂，目前，已有大量的该类光引发剂被报道。然而，目前所报道的可用于LED光聚合技术的光引发剂仍存在一些缺点。已报道这些光引发剂一般都具有大共轭结构(生色团)，以使其获得良好的光吸收能力，但同时大共轭结构也会导致光引发剂在单体中的溶解度变差，给产品带来颜色，以及阻挡光向深层的穿透等缺点，这就严重阻碍了这些光引发剂在无色体系和深层光聚合体系中的应用。目前，解决光引发剂在无色或深层聚合领域中应用受限这一问题的主要途径是赋予光引发剂光漂白能力，然而，在光聚合体系中的光引发剂难以完全分解，尤其对于深层聚合体系来说，光引发剂带来的颜色很难完全消失，而且目前所报道的具有光漂白性能的光引发剂的合成过程繁琐而苛刻，这极大地限制了其实际应用。因此，开发可用于无色和深层聚合体系的LED光聚合用光引发剂具有重要的意义。

与传统光聚合领域所使用的有机活性稀释剂及有机溶剂相比，水具有安全、环保、低毒等诸多优点。在日益注重环境与健康的今天，以水替代有机溶剂或活性稀释剂符合目前的环保安全理念，因此开发水性光聚合体系是光聚合领域的另一发展前沿方向。相应地，开发适用于水性LED光聚合体系的水溶性光引发剂也成为光聚合领域的研究热点之一。然而，目前所开发的水性光引发剂多数为有机盐类，分子中存在着正负离子基团，而离子基团的引入，尤其是金属离子或卤素离子的引入，可能会给材料的其他性能带来危害，这就严重限制了这类光引发剂的应用。众所周知，一些具有亲水性的有机基团，例如羟基、羧基、醚链等，引入到化合物结构中也会增加分子的水溶性，例如水溶性光引发剂2959。这类非离子型水溶性光引发剂不会向体系中引入有害的离子，而且还具有一定的油溶性，使其不仅可用于水体系还可用于油体系，应用领域更为广泛。因此，开发更多的非离子型两亲性光引发剂在光聚合领域将极具吸引力。

光引发剂苯甲酰甲酸甲酯(MBF)一直以来被广泛应用于紫外光聚合领域中，但是MBF在常用的LED光源的发射波长(385nm、395nm以及405nm)下仍有具有微弱的吸收，这可能赋予其在LED光源的照射下良好的引发能力，且有利于光穿透到更深层。已有文献报道在苯甲酰基自由基的苯环上引入吸电子基团氟或三氟甲基能够增加其引发能力，所以在MBF的苯环上引入氟或者三氟甲基可能会使其裂解后所生成的苯甲酰基自由基的引发能力增强，从而使MBF的性能增强。此外，将MBF结构的酯基替换为羧基，可能赋予其一定的水油两亲性，拓宽了其应用范围。

发明内容