CN101891844B - 环烯醚萜类化合物用作紫外光助引发剂 - Google Patents
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Abstract
本发明属于感光高分子材料领域。目前,环烯醚萜类化合物主要应用还是在生物材料的相关领域;在感光高分子领域,还没有环烯醚萜类化合物作为紫外光引发剂或紫外光助引发剂的报道。本发明将夺氢型紫外光引发剂与环烯醚萜类化合物复配,在紫外光照射下能引发光固化体系聚合。本发明细胞毒性低、生物相容性好。
Description
技术领域
本发明属于感光高分子材料领域,特别涉及一种来自天然植物中的环烯醚萜类化合物作为紫外光助引发剂。
背景技术
紫外光固化技术是利用紫外光引发具有化学反应活性的液态物质快速转变为固态物质的过程。该技术具有“5E”特点:高效(Efficient)、适应性广(Enabling)、经济(Economical)、节能(Energy Saving)、环境友好(Environmental Friendly),其早在20世纪80年代就被誉为是一项面向21世纪的绿色工业新技术,广泛应用于印刷制版、立体光刻、油墨、涂料、胶粘剂、食品包装及医用生物材料领域。
紫外光固化技术与传统的热固化技术不同之处在于:紫外光光固化反应的本质是由紫外光引发的聚合、交联反应,任何一个光固化体系至少包括以下三种组分:(1)树脂(或称预聚物、低聚物),给予材料基本的物理化学性能;(2)单体(或称活性稀释剂),主要用于调节整个体系的粘度,但是对整个配方体系的固化速率和材料的性能也有影响;(3)紫外光引发剂,在紫外光的照射下,产生引发聚合反应的活性种(自由基或阳离子)。
虽然在整个配方体系中的紫外光引发剂的含量很少,但是由于配方中除了紫外光引发剂外,大多数单体都不能在紫外光的照射下产生有效的引发活性种,因此,紫外光引发剂成为整个紫外光固化配方中不可缺少的关键组分,它决定整个配方体系在紫外光照射时,低聚物及单体能否迅速发生交联固化反应,使得整个配方体系由液态转化成为固态。
按照引发机理的不同,紫外光引发剂可分为自由基光引发剂与阳离子光引发剂,按自由基引发剂产生活性自由基的作用机理不同,自由基光引发剂又可分为夺氢型光引发剂与裂解型光引发剂。在日常工业生产中,以自由基光引发剂应用最为广泛。
常见的自由基光引发剂有裂解型的Darocur 1173、Irgacure 184、Irgacure 651、酞基磷氧化物TPO和夺氢型光引发剂二苯甲酮(BP)、ITX、CPTX等。Darocur 1173(2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮,HMPP)和Irgacure 184(1-羟基-环己基苯酮,HCPK)是常用的光引发剂,但是这类光引发剂光解后产生的苯甲酰自由基部分夺氢,生成有不良气味的苯甲醛,Irgacure 184光解产物中还发现有异味的环己酮。Irgacure 651(α,α-甲氧基-α-苯基苯乙酮,DMPA)的裂解产物苯甲酸甲酯已经在光固化涂料中被鉴定出来,另外还产生苯甲醛、苯乙酮等次要裂解产物。在某些特别场合中,气味问题已经成为该类光引发剂的瓶颈。酰基磷氧化物TPO虽然是综合性能较好的一类光引发剂,但是其成本较高,而且很容易受羟基、氨基、水等亲核试剂的进攻发生分解。二本甲酮因为它表面固化良好、溶解性能良好、价格低廉且容易得到,是一种应用广泛的夺氢型光引发剂,但需要与活性胺配合使用,大量叔胺的使用会导致固化涂层黄变严重,并且胺对人体是有一定毒害的,尤其是对人体的肝脏。这样在食品和药物包装等领域,光固化体系的应用受到了限制。
栀子的果实是传统中药,属卫生部颁布的第1批药食两用资源,具有护肝、利胆、降压、镇静、止血、消肿等作用,在中医临床常用于治疗黄疸型肝炎、扭挫伤、高血压、糖尿病等症。
根据文献报道(1-4),栀子果实的提取物——环烯醚萜类化合物具有细胞毒性低、生物相容性好的特点,是一种优良的天然生物交联剂,可以与蛋白质、胶原、明胶和壳聚糖等交联制作生物材料,如人造骨骼、伤口包扎材料等,其毒性远低于戊二醛和其他常用化学交联剂。
目前,环烯醚萜类化合物主要应用还是在生物材料的相关领域;在感光高分子领域,还没有环烯醚萜类化合物作为紫外光引发剂或紫外光助引发剂的报道。
(1)R.Toiama,Y.Takeda,K.Inoue,et al.Chem.Pharm Bull,1994;42:688
(2)Sung HW,Huang RN,Huang LL,et al.In vitro evaluation of cytotoxicity of anaturally occurring cross-linking reagent for biological tissue fixation.J Biomater.Sci.Polymer Ed,1999;10(1):63-78
(3)Tsai CC,Huang RN,Sung HW,et al.In vitro evaluation of the genotoxicity of anatural occurring cross-linking agent(genepin)for biologic tissue fixation,J Biomed MaterRes,2000;52:58-65
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发明内容
本发明的目的在于提供一种具有天然植物化学成分、对哺乳动物的毒性较低、生物相容性好的紫外光助引发剂。
本发明采用的环烯醚萜类化合物来自天然植物。
夺氢型紫外光引发剂与该环烯醚萜类化合物复配,在紫外光照射下能够发光固化体系聚合。
该环烯醚萜类化合物的具有以下结构通式之一种:
其中:
R1选自氢、C1-18的烷基;
R3选自氢、羟基、C1-18的烷基、C1-18的烷氧基、C1-18的酰氧基、羟甲基、1-羟乙基;
R4选自氢、羟基、羟甲基、1-羟乙基;
R5选自氢、羟甲基、1-羟乙基、C1-18的烷基、C1-18的烷氧基、C1-18的酰氧羟甲基;
R6选自氢、羟甲基、1-羟乙基、C1-18的烷基、C1-18的烷氧基、C1-18的酰氧羟甲基;
R7选自氢、羟基、C1-18的烷氧基、C1-18的酰氧基;
R8选自氢、羟基、C1-18的烷氧基、C1-18的酰氧基;
本发明的有益效果在于用作紫外光助引发剂用途的环烯醚萜类化合物具有天然植物成分,具有抗氧化、抗菌等生物活性,并且对哺乳动物毒性较低,是一种具有良好生物相容性的紫外光助引发剂。
具体实施方式
本实施例的测试方法,为常用的对光引发剂进行效果测试的方法,该测试表明,体系中使用夺氢型紫外光引发剂与环烯醚萜类化合物复配,在紫外光照射下,可以引发固化。以下实施例中的百分比均为质量百分比。
实施例1:
按照上文所述结构通式I,R1选取甲基,R2选取氢,R3选取羟甲基,R4选取氢,所得的化合物即为京尼平。
将二苯甲酮与京尼平按质量比1∶1进行复配,溶于由58%脂肪族聚氨酯(CN965,Sartomer)、38%丙氧基化新戊二醇双丙烯酸酯(SR9003,Sartomer)和2%附着力促进剂(LDW-1)组成的配方体系中,充分搅拌使其混合均匀,制得含光引发剂浓度为2.0%的聚合体系I。将上述配方体系涂布于马口铁上,使用1000W紫外光固化机对其进行固化,在1分钟内固化完全,所得漆膜外观平整光滑,耐溶剂性好,附着力强。
实施例2
按照上文所述结构通式I,R1选取甲基,R2选取氢,R3选取羟甲基,R4选取氢,所得的化合物即为京尼平。
将ITX与京尼平按质量比1∶1.5进行复配,溶于由22.8%环氧丙烯酸酯(CN151,Sartomer)、45%二缩三丙二醇二丙烯酸酯(SR306,Sartomer)、26%三羟甲基丙烷丙烯酸酯(SR351,Sartomer)、0.2%流平剂(BYK-333)组成的配方体系中,充分搅拌使其混合均匀,制得含光引发剂浓度为6.0%的聚合体系II。将上述配方体系辊涂于纸张上,使用1000W紫外光固化机对其进行固化,在5s内固化完全,纸张涂层表面平整光滑,附着力强。
实施例3
按照上文所述结构通式I,R1选取甲基,R2选取氢,R3选取羟甲基,R4选取氢,所得的化合物即为京尼平。
将CPTX与京尼平按质量比1∶2进行复配,溶于由52.75%低粘度环氧丙烯酸酯(CN121,Sartomer)、36%三羟甲基丙烷丙烯酸酯(SR351,Sartomer)、7%2(2-乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯(SR256,Sartomer)、0.25%流平剂(BYK-333)组成的配方体系中,充分搅拌使其混合均匀,制得含光引发剂浓度为4.0%的聚合体系III。将上述配方体系涂布于木质底材上,使用1000W紫外光固化机对其进行固化,在15秒内固化完全,涂层表面平整光滑,耐溶剂性好,附着力强。
实施例4
按照上文所述结构通式I,R1选取甲基,R2选取氢,R3选取羟甲基,R4选取氢,所得的化合物即为京尼平。
将2-EA(2-乙基蒽醌)与京尼平按质量比1∶1.2进行复配,溶于由25%脂肪族聚氨酯丙烯酸酯(含EOEOEA)(CN966H90,Sartomer)、25%二缩三丙二醇二丙烯酸酯(SR306,Sartomer)、37%乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(SR454,Sartomer)、4.75%丙氧基化新戊二醇双丙烯酸酯(SR9003,Sartomer)、0.25%流平剂(BYK-333)组成的配方体系中,充分搅拌使其混合均匀,制得含光引发剂浓度为8.0%的聚合体系IV。将上述配方体系涂布于PC基材上,使用1000W紫外光固化机对其进行固化,在15秒内固化完全,涂层表面平整光滑,耐溶剂性好,附着力强。
实施例5
将二苯甲酮与栀子糖甙按质量比1∶1进行复配,溶于由63%脂肪族聚氨酯(CN965,Sartomer)、30%四氢呋喃丙烯酸酯(SR285,Sartomer)和5%硅化的聚氨酯丙烯酸酯(CN990,Sartomer)组成的配方体系中,充分搅拌使其混合均匀,制得含光引发剂浓度为2.0%的聚合体系V。将上述配方体系涂布于马口铁上,使用1200W紫外光固化机对其进行固化,在1分钟内固化完全,所得漆膜外观平整光滑,耐溶剂性好,附着力强。
实施例6
将ITX与栀子糖甙按质量比1∶1.3进行复配,溶于由22.8%环氧丙烯酸酯(CN151,Sartomer)、45%二缩三丙二醇二丙烯酸酯(SR306,Sartomer)、26%三羟甲基丙烷丙烯酸酯(SR351,Sartomer)、0.2%流平剂(BYK-333)组成的配方体系中,充分搅拌使其混合均匀,制得含光引发剂浓度为6.0%的聚合体系VI。将上述配方体系辊涂于纸张上,使用1000W紫外光固化机对其进行固化,在5秒内固化完全,纸张涂层表面平整光滑,附着力强。
实施例7
将CPTX与栀子糖甙按质量比1∶2.3进行复配,溶于由52.75%低粘度环氧丙烯酸酯(CN121,Sartomer)、36%三羟甲基丙烷丙烯酸酯(SR351,Sartomer)、7%2(2-乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯(SR256,Sartomer)、0.25%流平剂(BYK-333)组成的配方体系中,充分搅拌使其混合均匀,制得含光引发剂浓度为4.0%的聚合体系VII。将上述配方体系涂布于木质基材上,使用1000W紫外光固化机对其进行固化,在15秒内固化完全,涂层表面平整光滑,耐溶剂性好,附着力强。
实施例8
将2-EA(2-乙基蒽醌)与京尼平按质量比1∶1进行复配,溶于由25%脂肪族聚氨酯丙烯酸酯(含EOEOEA)(CN966H90,Sartomer)、25%二缩三丙二醇二丙烯酸酯(SR306,Sartomer)、37%乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(SR454,Sartomer)、4.75%丙氧基化新戊二醇双丙烯酸酯(SR9003,Sartomer)、0.25%流平剂(BYK-333)组成的配方体系中,充分搅拌使其混合均匀,制得含光引发剂浓度为8.0%的聚合体系VIII。将上述配方体系涂布于PC基材上,使用1000W紫外光固化机对其进行固化,在15秒内固化完全,涂层表面平整光滑,耐溶剂性好,附着力强。
实施例9
将二苯甲酮与山栀糖甙按质量比1∶2进行复配,溶于由45%环氧丙烯酸酯(CN151,Sartomer)、50%1,6己二醇二丙烯酸酯(SR238,Sartomer)和3%附着力促进剂(LDW-1)组成的配方体系中,充分搅拌使其混合均匀,制得含光引发剂浓度为2.0%的聚合体系IX。将上述配方体系涂布于马口铁上,使用900W紫外光固化机对其进行固化,在1分钟内固化完全,所得漆膜外观平整光滑,耐溶剂性好,附着力强。
实施例10
将ITX与山栀糖甙按质量比1∶1.6进行复配,溶于由22.8%环氧丙烯酸酯(CN151,Sartomer)、45%二缩三丙二醇二丙烯酸酯(SR306,Sartomer)、26%三羟甲基丙烷丙烯酸酯(SR351,Sartomer)、0.2%流平剂(BYK-333)组成的配方体系中,充分搅拌使其混合均匀,制得含光引发剂浓度为6.0%的聚合体系X。将上述配方体系辊涂于纸张上,使用1000W紫外光固化机对其进行固化,在5秒内固化完全,纸张涂层表面平整光滑,附着力强。
实施例11
将CPTX与山栀糖甙按质量比1∶3进行复配,溶于由52.75%低粘度环氧丙烯酸酯(CN121,Sartomer)、36%三羟甲基丙烷丙烯酸酯(SR351,Sartomer)、7%2(2-乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯(SR256,Sartomer)、0.25%流平剂(BYK-333)组成的配方体系中,充分搅拌使其混合均匀,制得含光引发剂浓度为4.0%的聚合体系XI。将上述配方体系涂布于木质基材上,使用1000W紫外光固化机对其进行固化,在15秒内固化完全,涂层表面平整光滑,耐溶剂性好,附着力强。
实施例12
将2-EA(2-乙基蒽醌)与山栀糖甙按质量比1∶2.8进行复配,溶于由25%脂肪族聚氨酯丙烯酸酯(含EOEOEA)(CN966H90,Sartomer)、25%二缩三丙二醇二丙烯酸酯(SR306,Sartomer)、37%乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(SR454,Sartomer)、4.75%丙氧基化新戊二醇双丙烯酸酯(SR9003,Sartomer)、0.25%流平剂(BYK-333)组成的配方体系中,充分搅拌使其混合均匀,制得含光引发剂浓度为8.0%的聚合体系XII。将上述配方体系涂布于PC基材上,使用1000W紫外光固化机对其进行固化,在15秒内固化完全,涂层表面平整光滑,耐溶剂性好,附着力强。
实施例13
将二苯甲酮与叶草甙按质量比1∶1进行复配,溶于由65%低粘度丙烯酸酯齐聚体(CN292,Sartomer)、30%三羟甲基丙烷丙烯酸酯(SR351,Sartomer)和2%附着力促进剂(LDW-1)组成的配方体系中,充分搅拌使其混合均匀,制得含光引发剂浓度为3.0%的聚合体系XIII。将上述配方体系涂布于马口铁上,使用1000W紫外光固化机对其进行固化,在1分钟内固化完全,所得漆膜外观平整光滑,耐溶剂性好,附着力强。
实施例14
将ITX与车叶草甙按质量比1∶3进行复配,溶于由22.8%环氧丙烯酸酯(CN151,Sartomer)、45%二缩三丙二醇二丙烯酸酯(SR306,Sartomer)、26%三羟甲基丙烷丙烯酸酯(SR351,Sartomer)、0.2%流平剂(BYK-333)组成的配方体系中,充分搅拌使其混合均匀,制得含光引发剂浓度为6.0%的聚合体系X IV。将上述配方体系辊涂于纸张上,使用1000W紫外光固化机对其进行固化,在5秒内固化完全,纸张涂层表面平整光滑,附着力强。
实施例15
将ITX与车叶草甙按质量比1∶1进行复配,溶于由52.75%低粘度环氧丙烯酸酯(CN121,Sartomer)、36%三羟甲基丙烷丙烯酸酯(SR351,Sartomer)、7%2(2-乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯(SR256,Sartomer)、0.25%流平剂(BYK-333)组成的配方体系中,充分搅拌使其混合均匀,制得含光引发剂浓度为4.0%的聚合体系X V。将上述配方体系涂布于木质基材上,使用1000W紫外光固化机对其进行固化,在15秒内固化完全,涂层表面平整光滑,耐溶剂性好,附着力强。
实施例16
将2-EA(2-乙基蒽醌)与车叶草甙按质量比1∶0.8进行复配,溶于由25%脂肪族聚氨酯丙烯酸酯(含EOEOEA)(CN966H90,Sartomer)、25%二缩三丙二醇二丙烯酸酯(SR306,Sartomer)、37%乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(SR454,Sartomer)、4.75%丙氧基化新戊二醇双丙烯酸酯(SR9003,Sartomer)、0.25%流平剂(BYK-333)组成的配方体系中,充分搅拌使其混合均匀,制得含光引发剂浓度为8.0%的聚合体系X VI。将上述配方体系涂布于PC基材上,使用1000W紫外光固化机对其进行固化,在15秒内固化完全,涂层表面平整光滑,耐溶剂性好,附着力强。
Claims (1)
1.环烯醚萜类化合物用作紫外光助引发剂的用途,其特征在于:将夺氢型紫外光引发剂与环烯醚萜类化合物复配,在紫外光照射下引发光固化体系聚合;所述的环烯醚萜类化合物具有以下结构通式之一种:
式I 式II 式III 式IV
其中:
R1选自氢、C1-18的烷基;
R3选自氢、羟基、C1-18的烷基、C1-18的烷氧基、C1-18的酰氧基、羟甲基、1-羟乙基;
R4选自氢、羟基、羟甲基、1-羟乙基;
R5选自氢、羟甲基、1-羟乙基、C1-18的烷基、C1-18的烷氧基、C1-18的酰氧羟甲基;
R6选自氢、羟甲基、1-羟乙基、C1-18的烷基、C1-18的烷氧基、C1-18的酰氧羟甲基;
R7选自氢、羟基、C1-18的烷氧基、C1-18的酰氧基;
R8选自氢、羟基、C1-18的烷氧基、C1-18的酰氧基;
将二苯甲酮与上述的环烯醚萜类化合物按质量比1∶1进行复配用作紫外光助引发剂。
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