[发明专利]一种可聚合型的硫杂蒽酮水性光引发剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于高分子材料技术领域，特别涉及一种可聚合型的硫杂蒽酮水性光引发剂及其制备方法和应用，该硫杂蒽酮水性光引发剂含有聚氨基胺结构单元、硫杂蒽酮结构单元和磷酸结构单元，所述硫杂蒽酮结构单元和磷酸结构单元随机地与聚氨基胺结构单元中的N连接。本发明的硫杂蒽酮水性光引发剂以线性聚氨基胺为大分子主链，大分子主链上同时含有线性聚酰胺、磷酸基团、硫杂蒽酮、胺结构，固化位点更多，固化程度更为高效。而且，该硫杂蒽酮水性光引发剂在丙烯酸基/甲基丙烯酸基的UV光固化体系中可以参与一锅双固化过程的两个阶段，不仅可以在第一阶段反应中作为亲核试剂和碱，还可以在第二阶段反应中诱导自由基聚合。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，特别涉及一种可聚合型的硫杂蒽酮水性光引发剂及其制备方法和应用。

背景技术

光引发剂(PI)在光聚合反应中起着重要作用。对于传统的小分子PI，光解碎片或残余PI容易迁移到最终产品表面，导致气味或毒性问题，这限制了它们在食品包装和生物医学材料中的应用。聚合物光引发剂由于其大分子性质所带来的一些优点而受到人们的关注，特别是聚合物光引发剂能够减少薄膜表面的迁移，从而减少泛黄的趋势，并降低了异味和毒性问题。这些优点源于这样一个事实：容易迁移的分子的生产/释放被最小化。由于水是一种绿色溶剂，没有挥发性有机化合物(VOCs)的排放，而且没有气味或毒性问题，因此对水溶性光引发系统的需求也越来越大。

丙烯酸基/甲基丙烯酸基的UV光固化体系是常见的光固化体系。丙烯酸酯单体的聚合包括两个阶段，在第一阶段，丙烯酸基/甲基丙烯酸基单体与亲核试剂在碱条件下进行迈克尔加成反应，在第二阶段利用光引发剂诱导自由基聚合反应。然而，现有水性光引发剂在引发丙烯酸酯单体聚合过程中普遍只起到光诱导自由基聚合的作用，因此在第一阶段需要专门加入胺类物质作为亲核试剂和碱，在第二阶段加入PI，不仅原料成本高，而且固化效率低。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种可聚合型的硫杂蒽酮水性光引发剂，该硫杂蒽酮水性光引发剂在丙烯酸基/甲基丙烯酸基的UV光固化体系中可以参与一锅双固化过程的两个阶段，固化程度更为高效，节省了胺、PI的加入工序；同时，该硫杂蒽酮水性光引发剂在丙烯酸酯聚合体系中具有小的表面迁移性，从而降低聚合物的异味和毒性问题。

同时，本发明还提供该硫杂蒽酮水性光引发剂的制备方法和应用。

具体地，本发明采取如下的技术方案：

本发明的第一方面是提供一种硫杂蒽酮水性光引发剂，所述硫杂蒽酮水性光引发剂含有聚氨基胺结构单元、硫杂蒽酮结构单元和磷酸结构单元，所述聚氨基胺结构单元为硫杂蒽酮结构单元为磷酸结构单元为

其中，R选自C1～C6亚烷基、-R_a-NH-R_b-，R_a、R_b独立选自C1～C6亚烷基或不存在；R’选自-NH-R_a1-NH-、-O-R_a1-O-，R_a1选自C1～C6亚烷基；R”选自C1～C6烷基；1≤n＜3；

所述硫杂蒽酮结构单元和磷酸结构单元随机地与聚氨基胺结构单元中的N连接，且硫杂蒽酮结构单元和磷酸结构单元不同时与同一个N连接。

与目前常用的小分子光引发剂相比，本发明的硫杂蒽酮水性光引发剂以线性聚氨基胺为大分子主链，大分子主链上同时含有线性聚酰胺、磷酸基团、硫杂蒽酮、胺结构，固化位点更多，固化程度更为高效，同时能够克服氧阻聚，无诱导期。且其中的硫杂蒽酮结构的最大吸收峰出现在380～420nm范围，具有较宽的紫外吸收波长范围，使硫杂蒽酮水性光引发剂具有较高的光引发效率。

而且，该硫杂蒽酮水性光引发剂在丙烯酸基/甲基丙烯酸基的UV光固化体系中可以参与一锅双固化过程的两个阶段，不仅可以在第一阶段反应中作为亲核试剂和碱，还可以在第二阶段反应中诱导自由基聚合，节省了胺、PI的加入工序。