一种水分散芳香酮-有机胺夺氢型光引发剂

技术领域

本发明涉及光引发剂领域，具体涉及一种水分散芳香酮-有机胺夺氢型光引发剂。

背景技术

水性UV光固化涂料的主体基料为水性光固化树脂，同时也包括了光引发剂、水、助溶剂和其它助剂等，是一种新型环保光固化涂料。光引发剂在紫外光辐射下，激发产生自由基和阳离子，引发链聚合并交联形成三维网状的聚合物大分子。光引发剂是水性UV光油成膜的关键组成物质，它关系着光固化树脂的成膜速度与成膜质量。

光引发剂大多是油溶性的，制备水溶性光引发剂用于水性UV光固化涂料，可以避免在光刻胶中添加有机溶剂。但目前水溶性光引发剂的研究，依然存在光引发剂在水相中的溶解度低以及所用的紫外光强能量高等问题。有研究尝试通过引入表面活性剂形成胶束，将油溶性表面引发剂与表面活性剂通过亲疏水组装成水溶性的光引发剂，如Tian等人将合成的油溶性光敏剂与亲疏水性嵌段共聚物(PMAA-b-PS)构成的胶束。提高了在水中的溶解度，并且呈现出很强的荧光。但是通过自组装方式形成的水溶性引发剂不稳定，且在实际应用时，由于其他水分散树脂的共混，由于体系的极性、pH、电荷的变化，反而导致自组装形成的水溶性引发剂发生破坏。

发明内容

要解决的技术问题：本发明的目的在于提供一种水分散芳香酮-有机胺夺氢型光引发剂，通过乳液聚合的方式制备水分散芳香酮-有机胺夺氢型光引发剂，其芳香酮衍生物作为主引发剂由于疏水特性被丙烯酸酯乳胶稳定的包裹在乳胶粒子内部而在水中均匀分散，而有机胺亲水特性其覆于乳胶粒子表面，起到稳定乳胶粒子在水中分散的作用，使用时芳香酮类分子被紫外光激发后由基态到激发态，与有机胺类氢供体发生双分子作用，夺氢后生成α-胺烷基自由基，进而引发单体/交联剂发生聚合反应。

技术方案：一种水分散芳香酮-有机胺夺氢型光引发剂，以重量百分比计，包括如下成分：

优选的，所述芳香酮衍生物包括二苯甲酮、4-甲基二苯甲酮、2,4,6-三甲基二苯甲酮、四甲基米蚩酮、四乙基米蚩酮、甲乙基米蚩酮。

优选的，以重量百分比计，所述丙烯酸酯单体混合物包括如下成分：

优选的，所述阴离子乳化剂包括十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠。

优选的，所述非离子乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚。

优选的，所述水溶性引发剂包括过硫酸钾和过硫酸铵。

优选的，所述有机胺包括三乙醇胺、N-甲基二乙醇胺和N,N-二甲基乙醇胺。

一种水分散芳香酮-有机胺夺氢型光引发剂，具体步骤如下：

(1)将芳香酮衍生物溶解于丙烯酸酯单体混合物中，混合均匀后，加入阴离子乳化剂、非离子乳化剂和水溶性引发剂，以800-1500r/min高速搅拌5-15分钟，实现预乳化，得到丙烯酸酯混合单体预乳化物；

(2)将去离子水倒入丙烯酸酯混合单体预乳化物中，加入剩余的阴离子乳化剂、非离子乳化剂和水溶性引发剂，分散均匀，升温至70-80℃；

(3)保持体系温度范围为70-80℃，反应釜搅拌速度控制在200-400r/min，逐步滴加步骤(1)得到的丙烯酸酯混合单体预乳化物，滴加时间控制在2-6h，滴加完毕，保温1-6h，降温；

(4)在搅拌速度为200-400r/min情况下，加入有机胺，搅拌10-60min，得到水分散芳香酮-有机胺夺氢型光引发剂。

有益效果：本发明具有以下优点：

1、本发明原料易得，工艺简单，不需要加入有机助溶剂就可以把油性的光引发剂均匀分散于水相体系，可有效应用于水性紫外光固化体系中；

2、本发明利用乳胶粒子核层疏水、壳层亲水的特性，可以把疏水的芳香酮类光引发剂和有机胺类氢供体有效隔离，保持水相储存的稳定性。

附图说明

图1为本发明制备的水分散芳香酮-有机胺夺氢型光引发剂模型图；

图2为实施例1制备的水分散芳香酮-有机胺夺氢型光引发剂的紫外图谱；

图3为实施例1制备的水分散芳香酮-有机胺夺氢型光引发剂的扫描电镜图；

图4为实施例1制备的水分散芳香酮-有机胺夺氢型光引发剂的红外光谱图；

图5为通过实施例1制备的水分散芳香酮-有机胺夺氢型光引发剂得到的固化涂层表面扫描电镜图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述，以下实施例是对本发明的解释而本发明不局限于以下实施例：

实施例1一种水分散芳香酮-有机胺夺氢型光引发剂，以重量百分比计，包括如下成分：

其中，丙烯酸酯单体混合物包括如下成分：

具体步骤如下：

(1)将10wt％芳香酮衍生物二苯甲酮溶解于30wt％丙烯酸酯单体混合物中，混合均匀后，加入0.15wt％阴离子乳化剂十二烷基硫酸钠、0.15wt％非离子乳化剂壬基酚聚氧乙烯醚和0.06wt％水溶性引发剂过硫酸钾，以800r/min高速搅拌5分钟，实现预乳化，得到丙烯酸酯混合单体预乳化物；

(2)将57.9wt％去离子水倒入丙烯酸酯混合单体预乳化物中，加入0.35wt％阴离子乳化剂十二烷基硫酸钠、0.35wt％非离子乳化剂壬基酚聚氧乙烯醚和0.1wt％水溶性引发剂过硫酸钾，分散均匀，升温至70℃；

(3)保持体系温度范围为70℃，反应釜搅拌速度控制在200r/min，逐步滴加步骤(1)得到的丙烯酸酯混合单体预乳化物，滴加时间控制在2h，滴加完毕，保温1h，降温；

(4)在搅拌速度为200r/min情况下，加入1wt％有机胺三乙醇胺，搅拌10min，得到水分散芳香酮-有机胺夺氢型光引发剂。

实施例2一种水分散芳香酮-有机胺夺氢型光引发剂，以重量百分比计，包括如下成分：

其中，丙烯酸酯单体混合物包括如下成分：

具体步骤如下：

(1)将14wt％芳香酮衍生物4-甲基二苯甲酮溶解于35wt％丙烯酸酯单体混合物中，混合均匀后，加入0.75wt％阴离子乳化剂十二烷基硫酸钠、0.5wt％非离子乳化剂壬基酚聚氧乙烯醚和0.28wt％水溶性引发剂过硫酸钾，以1000r/min高速搅拌10分钟，实现预乳化，得到丙烯酸酯混合单体预乳化物；

(2)将46.1wt％去离子水倒入丙烯酸酯混合单体预乳化物中，加入0.75wt％阴离子乳化剂十二烷基硫酸钠、1wt％非离子乳化剂壬基酚聚氧乙烯醚和0.12wt％水溶性引发剂过硫酸钾，分散均匀，升温至75℃；

(3)保持体系温度范围为75℃，反应釜搅拌速度控制在250r/min，逐步滴加步骤(1)得到的丙烯酸酯混合单体预乳化物，滴加时间控制在4h，滴加完毕，保温3h，降温；

(4)在搅拌速度为250r/min情况下，加入2wt％有机胺N-甲基二乙醇胺，搅拌30min，得到水分散芳香酮-有机胺夺氢型光引发剂。

实施例3一种水分散芳香酮-有机胺夺氢型光引发剂，以重量百分比计，包括如下成分：

其中，丙烯酸酯单体混合物包括如下成分：

具体步骤如下：

(1)将18wt％芳香酮衍生物2,4,6-三甲基二苯甲酮溶解于32.4wt％丙烯酸酯单体混合物中，混合均匀后，加入1.8wt％阴离子乳化剂十二烷基苯磺酸钠、1.2wt％非离子乳化剂壬基酚聚氧乙烯醚和0.48wt％水溶性引发剂过硫酸铵，以1200r/min高速搅拌12分钟，实现预乳化，得到丙烯酸酯混合单体预乳化物；

(2)将41wt％去离子水倒入丙烯酸酯混合单体预乳化物中，加入1.2wt％阴离子乳化剂十二烷基苯磺酸钠、0.8wt％非离子乳化剂壬基酚聚氧乙烯醚和0.12wt％水溶性引发剂过硫酸铵，分散均匀，升温至75℃；

(3)保持体系温度范围为75℃，反应釜搅拌速度控制在300r/min，逐步滴加步骤(1)得到的丙烯酸酯混合单体预乳化物，滴加时间控制在5h，滴加完毕，保温5h，降温；

(4)在搅拌速度为300r/min情况下，加入3wt％有机胺N-甲基二乙醇胺，搅拌40min，得到水分散芳香酮-有机胺夺氢型光引发剂。

实施例4一种水分散芳香酮-有机胺夺氢型光引发剂，以重量百分比计，包括如下成分：

其中，丙烯酸酯单体混合物包括如下成分：

具体步骤如下：

(1)将15wt％芳香酮衍生物四甲基米蚩酮溶解于丙烯酸酯单体混合物中，混合均匀后，加入3.5wt％阴离子乳化剂十二烷基苯磺酸钠、2.1wt％非离子乳化剂壬基酚聚氧乙烯醚和0.9wt％水溶性引发剂过硫酸铵，以1500r/min高速搅拌15分钟，实现预乳化，得到丙烯酸酯混合单体预乳化物；

(2)将41wt％去离子水倒入丙烯酸酯混合单体预乳化物中，加入1.5wt％阴离子乳化剂十二烷基苯磺酸钠、0.9wt％非离子乳化剂壬基酚聚氧乙烯醚和0.1wt％水溶性引发剂过硫酸铵，分散均匀，升温至80℃；

(3)保持体系温度范围为80℃，反应釜搅拌速度控制在400r/min，逐步滴加步骤(1)得到的丙烯酸酯混合单体预乳化物，滴加时间控制在6h，滴加完毕，保温6h，降温；

(4)在搅拌速度为400r/min情况下，加入5wt％有机胺N,N-二甲基乙醇胺，搅拌60min，得到水分散芳香酮-有机胺夺氢型光引发剂。

实施例5水性光固化涂料的制备

使用实施例1制备的水分散芳香酮-有机胺夺氢型光引发剂，加入水性紫外光固化的聚氨酯分散体(Bayhydrol UV 2282聚氨酯分散体，德国拜尔公司)和流平剂(BYK333,德国BYK公司)，得到水性光固化涂料，以重量份计：包括以下成分：

所制备的水性光固化涂料先涂布在PC基材表面，然后在90℃烘箱烘烤60s，经紫外线辐照(中压汞灯400w，主要发光波长为350nm)30s得到固化涂层，进行硬度测试和附着力测试，其中，硬度测试:按照GB/T 6739—2006《色漆和清漆铅笔法测定涂膜硬度》进行，附着力测试:按照GB/T 1720—1979(1989)《漆膜附着力测定法》进行。

表1水性光固化涂料的力学性能表

从图2可以看出，本发明制备的水分散芳香酮-有机胺夺氢型光引发剂在300-350nm波长有较强吸收峰，可最大限度在此范围内吸收紫外光强。

从图3可以看出，本发明制备的水分散芳香酮-有机胺夺氢型光引发剂呈现圆球乳胶状，分散在水相体系中。

从图4可以看出，本发明制备的水分散芳香酮-有机胺夺氢型光引发剂中的芳香酮化合物、有机胺与丙烯酸乳胶有效复合。

从图5可以看出本发明制备的水分散芳香酮-有机胺夺氢型光引发剂加入到水性光固化树脂后所制备的水性光固化涂料的固化涂层表面平整致密均匀，对低材有较好的保护。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。