UV-LED固化機(jī)技術(shù)因其節(jié)能、環(huán)保、衛(wèi)生的特點(diǎn),成為UV LED面光源固化的發(fā)展方向。但是,UV LED面光源作為光吲化體系中的照射光源卻存在著發(fā)射光譜帶窄、功率小而影響光固化速度的缺陷,這給傳統(tǒng)光引發(fā)劑帶來挑戰(zhàn)。由于目前市場(chǎng)上UV-LED光源的輻射波峰范圍集中在365~395nm,而市售的絕大多數(shù)光引發(fā)劑是在300~370nm有較強(qiáng)的吸收,在大于370nm的波長范圍內(nèi)吸光性能比較差。因此,為了在光固化體系中成功地應(yīng)用UV LED面光源,就一定要開發(fā)出能與UV-LED相匹配、具有更強(qiáng)吸光性能和更高光引發(fā)活性的光引發(fā)劑。文章總結(jié)了UV-LED光固化的特點(diǎn),提出了傳統(tǒng)光引發(fā)劑在UV-LED光固化中的應(yīng)用方法,以及開發(fā)出新型針對(duì)UV LED面光源敏感的光引發(fā)劑。

光引發(fā)劑的吸收光譜與燈源的發(fā)射光譜是否匹配直接影響光引發(fā)體系的效率，目前，商業(yè)化的光引發(fā)劑只有部分適用于LED光聚合體系。為了更好地將LED技術(shù)應(yīng)用在光聚合領(lǐng)域中，對(duì)在LED光源的輻照下具有較好引發(fā)效率的光引發(fā)劑或光引發(fā)體系進(jìn)行研究非常有意義。本研究論述了適用于LED光固化體系的光引發(fā)劑或光引發(fā)體系的研究現(xiàn)狀及研究進(jìn)展。光引發(fā)劑是紫外光UV LED面光源固化體系的關(guān)鍵組成部分,小分子型的光引發(fā)劑存在容易揮發(fā)和遷移的問題。這不僅會(huì)降低光聚合的效率,也會(huì)導(dǎo)致固化產(chǎn)品出現(xiàn)氣味和毒性,食品和藥物包裝等應(yīng)用中都嚴(yán)禁小分子光引發(fā)劑或其光解碎片發(fā)生遷移。本文目的是合成一種可聚合型紫外光引發(fā)劑,這種光引發(fā)劑可以與聚合單體一同聚合到高分子鏈上,從而減少普通小分子光引發(fā)劑及其光解產(chǎn)物的殘留和釋放。

本文根據(jù)光引發(fā)劑引發(fā)聚合機(jī)理,進(jìn)行了分子設(shè)計(jì)。選擇丙烯酸-2-羥乙酯、1,6-六亞甲基二異氰酸酯、4-羥基二苯甲酮作為原料來合成可聚合型光引發(fā)劑UV-I,合成溶劑為N,N-二甲基甲酰胺,催化劑為二丁基二月桂酸錫。合成分為兩步反應(yīng),先采用丙烯酸2-羥乙酯與1,6-六亞甲基二異氰酸酯進(jìn)行反應(yīng),再加入4-羥基二苯甲酮繼續(xù)反應(yīng)。研究了兩步法的反應(yīng)工藝條件,并確定了合成方法。并對(duì)合成產(chǎn)物進(jìn)行了紅外光譜、1H-NMR表征及紫外吸收光譜測(cè)試,結(jié)果表明合成的產(chǎn)物即為目標(biāo)產(chǎn)物UV-I。 通過研究光引發(fā)劑UV-I引發(fā)紫外光固化丙烯酸酯壓敏膠的性能間接表征了光引發(fā)劑UV-I的引發(fā)性能。選擇壓敏膠體系的組成為:預(yù)聚物(CN966H90)30百分之、丙烯酸丁酯20百分之、丙烯酸異辛酯30百分之、醋酸乙烯酯30百分之;光固化工藝為:1kW的高壓汞燈,照射距離為10cm。對(duì)紫外光固化壓敏膠的全反射紅外光譜表征、DSC測(cè)試。

UV LED面光源紫外光固化涂料是一種節(jié)能、低污染、高轉(zhuǎn)換和適合連續(xù)化大生產(chǎn)的涂料品種,被譽(yù)為環(huán)境友好型涂料。 光活性齊聚物(光敏樹脂)、活性稀釋單體和光引發(fā)劑是光固化配方的基本組成,另外還有添加劑及其它助劑。光引發(fā)劑的引發(fā)效率對(duì)光固配方的成本以及光固化速率的影響至關(guān)重要。紫外光固化涂料的發(fā)展在一定意義上依賴于光引發(fā)劑的發(fā)展。 盡管目前市場(chǎng)上能應(yīng)用于紫外光固化涂料的光引發(fā)劑品種繁多,但大多難以應(yīng)用于含顏料的涂料中,長期以來,有色顏料在紫外和可見光的固化系統(tǒng)一直是一個(gè)難題。 而酰基氧化膦正由于具有其獨(dú)特的吸收波長,其吸收范圍已經(jīng)延伸至可見光區(qū)域,甚至能夠在白色顏料的存在下吸收足量的光能而提供高引發(fā)性能。而且固化后不會(huì)出現(xiàn)黃化,這是其它由α—離解引發(fā)的光引發(fā)劑所不具備的,從而在白色家具涂料和較厚涂層領(lǐng)域有較好的應(yīng)用。 據(jù)此,本文在大量查閱文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)并合成了兩類新型的酰基氧化膦類光引發(fā)劑DBAPO-1和DBAPO-2,同時(shí)為了尋找合適的合成路線,本文也合成了原料簡(jiǎn)便易得的BAPO。并用核磁共振氫譜和膦譜對(duì)它們的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析表征。另外,由于所用的原料均無市售品,且合成原料的相關(guān)文獻(xiàn)也很少,所以本公司也投入了大量時(shí)間和精力對(duì)相關(guān)原料進(jìn)行了合成研究。