[发明专利]一种光引发剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光固化领域，更具体地说，本发明涉及一种光引发剂及其制备方法。 

背景技术

光固化是指在紫外光辐照下，配方材料瞬间由液态转化为交联固态的过程，光固化配方一般包括光固化树脂、丙烯酸酯类的活性稀释剂、光引发剂和其它助剂等。光固化过程的本质就是其中的光引发剂在紫外光辐照下发生迅速分解，产生活性自由基，引发光固化树脂和活性稀释剂瞬间聚合交联。其中的光引发剂一般用量比例2～5%，比例虽小，作用很关键。然而，常规的光引发剂都是小分子有机化合物，在配方中游离于各个区域，没有区域富集效应。也就是说，传统光引发剂除了感光引发聚合交联，并无其他附加功能，这样的光引发剂包括alpha-羟烷基苯基酮（Darocure1173、Irgacure184）、芳甲酰基氧化膦（Darocur TPO）、芳酮类化合物（二苯甲酮、异丙基硫杂蒽酮）等。 

如同绝大多数的合成类有机小分子化合物一样，或多或少存在一定毒性，尤其在食品、药品、卫生用品等包装印刷领域，这种小分子有机化合物一般被禁止使用或受到严格的限制。如上所述，传统光引发剂在配方体系中呈分子游离状，随着光固化的快速进行，涂层、油墨等瞬间由液态转变为交联固态。为保证光固化的快速进行，并对抗表面氧阻聚，一般光引发剂比例都是过量的，光固化完成后，大约三 分之二的光引发剂完全没有变化，而被物理包夹于丙烯酸酯交联网络中，成为残留光引发剂，这些残留光引发剂以及光解形成的光引发剂碎片分子仍以小分子形式包夹于交联网络中，具有相当的可迁移性，特别在接触溶剂、热水、油脂等物质时，发生残留光引发剂/光解碎片分子的迁移渗透或萃取，导致一定的卫生安全隐患。因而，目前除极个别光引发剂可用于食品、药品、卫生用品、儿童玩具的UV包装印刷外，绝大部分光引发剂是禁止和上述材料接触，以免产生安全卫生问题。另外，在杂质污染要求严格的LCD和OLED领域，残留光引发剂的迁移渗透可能导致LCD液晶污损失效或导致OLED发光材料“腐蚀”变质。 

为解决上述问题，国内外研发报道了多种技术方法，主要包括可共聚型的光引发剂和大分子光引发剂。可共聚型光引发剂就是将创痛光引发活性的分子与可聚合的乙烯基或环氧基等连接，在实施光固化交联同时，剩余光引发剂或裂解碎片参与共聚，连接固定于交联网络中，形成不可游离迁移的化学单元，潜在卫生安全问题得到抑制。但光聚合过程通常很难达到100%的聚合转化率，总存在一定的聚合残留，存于光引发剂也就很难100%转化为交联网络的一部分，卫生安全隐患依然存在。而且，这类光引发剂由于和可聚合基团连接，储运过程中容易自聚而失去应用性能。大分子光引发剂是将传统光活性分子连接于低聚物结构上，形成多官能的大分子化光引发剂，以其分子量较大的特征降低残留光引发剂的迁移渗透性，分子量通常500～10000不等。分子量过小，抗迁移性不佳，分子量过大，与配方 互溶性和光引发活性明显降低。常见的低聚物化学主体包括环氧树脂、聚醚、聚酯、聚氨酯、聚丙烯酸酯等。 

据已有的报道，大分子化光引发剂的感光基团主要来源于传统的几种光引发剂，包括alpha-羟烷基苯基酮系列和芳基酮系列（二苯甲酮基团、硫杂蒽酮基团等）。存在问题主要是，羟烷基苯基酮系列大分子光引发剂吸收波长太短，约为320nm，且消光系数较低，因而很容在有色配方体系中被屏蔽掉，失去吸光竞争力。即这类alpha-羟烷基苯基酮光引发剂，无论小分子还是大分子，都无法解决加色配方体系的光固化问题。较大吸光波长一般有利于光固化应用，尤其是油墨、色漆体系；芳酮系列可聚合光引发剂因属双分子夺氢机理，光引发效率通常不高，尽管其最大吸收波长可达340～380nm。 

更重要的是，一般大分子光引发剂属于聚合物侧链型结构，光活性基团作为聚合物的侧基，由于受到聚合物分子链的“围闭”效应控制，其光引发聚合的活性较一般小分子光引发剂大为降低。