[发明专利]适用于UV-LED深层光聚合的对苯二甲酰甲酸酯型光引发剂及其制备方法

说明书

本发明公开一类适用于紫外发光二极管(UV‑LED)深层光聚合的对苯二甲酰甲酸酯型光引发剂，涉及感光高分子领域，基于现有的光引发剂在UV‑LED光源的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C1‑C16脂肪烃基、芳烷基、醚和芳基；本发明还提供上述光引发剂的制备方法及其在光聚合体系中的应用；本发明的有益效果在于：本发明的制备的光引发剂在可见光区具有适当的吸收能力，既确保了在UV‑LED光源作用下具有较高的光聚合效率，又能应用于深层聚合领域，有助于UV‑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紫外发光二极管(UV-LED)深层光聚合的对苯二甲酰甲酸酯型光引发剂及其在光聚合领域中的应用。

背景技术

光聚合技术是指液体单体或低聚物在光(紫外光、可见光或红外光)的照射下，转变成固体材料的技术。与传统的热聚合相比，光聚合是一项绿色技术，具有低VOC、固化速度快、节能环保及固化温度低等优势。此外，光聚合技术因其“5E”特性——高效(Efficiency)、适应性广(Enabling)、经济(Economical)、节能(Energy Saving)、环境友好(Environmental Friendly)而被广泛应用于诸多领域，如功能涂层、油墨、胶黏剂、光刻胶、医疗及3D打印等。

UV-LED光固化技术首次出现在2008年，即使到现在，其仍然是光聚合领域的热点，LED光源的优点如下：(1)寿命长、输出能量集中、能量转化效率高；LED光源的寿命普遍在10000h以上，相比而言汞灯寿命仅1000h左右。LED光源发射光主峰狭窄单一，90％以上光输出集中在主波峰10nm范围之内。(2)工作温度低；LED光源的灯体温度在100℃以下，灯表温度60℃左右，而汞灯灯体表面温度可高达600℃，工作面温度也可达80℃左右。(3)瞬间出光；LED光源即开即用，无需预热，使用寿命不受开关次数影响。汞灯则需3～5min的预热，且关灯后，要等5～10min冷却后,才能重新启动，使用寿命受开关次数的影响。(4)输出电压低，功率可调；LED光源在发光强度、均匀性、稳定性方面都优于汞灯。并且可通过电流调整LED光源的输出功率，但汞灯无法调节。(5)无汞污染，不产生臭氧；汞是一种有害的重金属，严重影响生态环境与人类健康，使用汞灯不可避免的会造成汞污染。而LED光源不使用汞，其环保效应不言而喻，同时无臭氧产生，这也造就了用LED光源代替汞灯光源是光聚合领域的必经之路。

LED光源的辐射波长一般在385nm以上，常用的波长有395nm、405nm、455nm等。传统的紫外光引发剂由于其吸收波长难以达到可见光区，故不能与LED光源较好地匹配，这限制了UV-LED光聚合技术的推广与应用。此外，随着光源波长的红移，光引发剂的吸收波长势必会红移，故常用的UV-LED光聚合用光引发剂在可见光区均具良好的吸收能力，导致其带有颜色；在深层聚合时，由于UV-LED光引发剂在可见光区的吸收能力较强，光源所照射出的光会几乎被处于光聚合体系表层的光引发剂全部吸收，导致处于聚合体系内部的光引发剂无法有效地吸收光能，影响深层的聚合，从而限制光引发剂的应用范围。

发明内容

本发明提供一种适用于紫外发光二极管(UV-LED)深层光聚合的对苯二甲酰甲酸酯型光引发剂。该光引发剂能够很好地与常用的UV-LED光源(发射波长为385nm、395nm以及405nm)匹配使用，具有良好的引发能力，同时与商用的UV-LED型光引发剂相比，本发明提供的光引发剂在可见光区的吸收能力较弱，这就赋予了其运用于深层聚合领域的能力。此种光引发剂的合成工艺简单，在制备上具有很大的优势。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

1.一种适用于UV-LED深层光聚合的对苯二甲酰甲酸酯型光引发剂，其特征在于：所述光引发剂的化学结构通式如下所示：

其中，R₁选自C1-C16脂肪烃基、芳烷基、醚和芳基。