CN114874360A - 一种无芳环硫醇引发剂及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种无芳环硫醇光引发剂，涉及光聚合领域，为解决传统的光引发剂及其光解碎片产生的黄变、毒性和气味的问题而提出的。本发明采用一种无芳环硫醇引发剂来引发丙烯酸酯链式光聚合，该引发剂在紫外光照射下可以产生自由基并引发聚合，同时又能够作为反应体系完全参与到聚合反应中，聚合产物高度透明，并可以避免了传统引发剂的发黄现象和毒性问题，可应用于高透明性低黄变材料领域。
Description
技术领域
本发明涉及光聚合领域，具体涉及光引发剂领域，基于传统的光引发剂及其光解碎片容易残留使材料发生黄变，产生毒性和气味的问题而提出的。
背景技术
光聚合是指在光或高能射线的作用下，光引发剂分解产生活性中心，活性中心引发活性单体或者低聚物聚合形成聚合物的过程。光聚合技术不仅具有反应速率快、时空可控性和室温下可反应等优点，还无需添加溶剂，拥有环境友好性和低能耗性等特性，所制备的聚合材料性能优异，在工业上的应用极为广泛。
光聚合一般需要使用光引发剂，光带有苯环的结构，引发剂在紫外光区(200-400nm)或可见光区(400-750nm)具有一定的吸光能力，产生能够引发聚合的活性碎片，按照类型不同可以分解产生自由基或阳离子等活性种引发聚合。其中自由基光引发剂的应用最为广泛，但自由基引发剂一般都带有苯环结构，裂解后的产物中含有苯环类化合物，因此带来毒性。而且引发剂碎片残留在固化后的薄膜中，长期暴露在阳光下发生降解，使聚合物涂层产生黄变，因此材料不适用于户外应用。另外，光聚合的固化深度也受到引发剂对紫外光或可见光吸收衰减的限制。
硫醇在紫外光照射下可以产生自由基引发聚合，同时又能够作为单体完全参与到聚合反应中，在本专利中，通过将无芳环硫醇作为光引发剂用于引发丙烯酸酯体系的链式聚合，从而降低传统光引发剂残留对材料所造成的不利影响。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种无芳环结构的硫醇作为引发剂引发丙烯酸酯链式聚合，硫醇引发并参与丙烯酸酯链式聚合，使固化材料高度透明且透光性好，避免了传统引发剂在材料中残留造成的发黄现象和毒性问题，可应用于高透明性低黄变材料领域。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
本发明是丙烯酸酯链式光聚合，硫醇作为引发剂引发并参与聚合。优选的硫醇结构通式I如下所示：
其中R1为2-12个C的直链或支链烷基；R2为1-3个C的直链或支链烷基；X＝O，S，NH；j＝0-1；m＝0-1；k＝0-2；n＝1-4。
选用丙烯酸酯为乙二醇二甲基丙烯酸酯,1,6-己二醇二丙烯酸酯，三丙二醇二丙烯酸酯，二丙二醇二丙烯酸酯，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，季戊四醇三丙烯酸酯，季戊四醇四丙烯酸酯，双季戊四醇六丙烯酸酯中的一种。
本发明所使用的光源为全波段高压汞灯。
本发明实验过程是引发剂用量为0.5mol％-10mol％，以丙烯酸酯单体的摩尔量为100％计。将引发剂与丙烯酸酯混合均匀，通过全波段高压汞灯光照样品。
本发明使用红外光谱仪监测丙烯酸酯官能团转化率，使用紫外可见分光光度计测量固化样品的透光率。
附图说明
图1：硫醇与传统引发剂引发丙烯酸酯体系聚合后材料的透光率
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。下述实施例中所用的试验材料和试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例1
所用十二硫醇结构式如下：
将1,6-己二醇二丙烯酸酯与1mol％十二硫醇含量的混合均匀后，用红外光谱仪监测其聚合过程，使用全波段汞灯点光源100mW/cm2照射900s，丙烯酸酯官能团转化率为95％。而后将样品转移到由夹有硅胶垫片的一对石英片制成的模具中，用全波段汞灯固化箱对其光照0.5h，固化光强为100mW/cm2，固化完成后将样品从模具中取出，使用紫外可见分光光度计测量薄膜样品的透光率，透光率结果如附图1。
实施例2
所用异辛硫醇结构式如下：
将1,6-己二醇二丙烯酸酯与2mol％含量的异辛硫醇混合均匀后，用红外光谱仪监测其聚合过程，使用全波段汞灯点光源100mW/cm2照射900s，丙烯酸酯官能团转化率为96％。而后将样品转移到由夹有硅胶垫片的一对石英片制成的模具中，用全波段汞灯固化箱对其光照0.5h，固化光强为100mW/cm2，固化完成后将样品从模具中取出，使用紫外可见分光光度计测量薄膜样品的透光率，透光率结果如附图1。
实施例3
所用1,6-己二硫醇结构式如下：
将1,6-己二醇二丙烯酸酯与3mol％含量的1,6-己二硫醇含量的混合均匀后，用红外光谱仪监测其聚合过程，使用全波段汞灯点光源100mW/cm2照射900s，丙烯酸酯官能团转化率为98％。而后将样品转移到由夹有硅胶垫片的一对石英片制成的模具中，用全波段汞灯固化箱对其光照0.5h，固化光强为100mW/cm2，固化完成后将样品从模具中取出，使用紫外可见分光光度计测量薄膜样品的透光率，透光率结果如附图1。
实施例4
所用双(2-巯基乙基)胺结构如下：
将三羟甲基丙烷三丙烯酸酯与0.5mol％含量的双(2-巯基乙基)胺混合均匀后，用红外光谱仪监测其聚合过程，使用全波段汞灯点光源100mW/cm2照射900s，丙烯酸酯官能团转化率为94％。而后将样品转移到由夹有硅胶垫片的一对石英片制成的模具中，用全波段汞灯固化箱对其光照0.5h，固化光强为100mW/cm2，固化完成后将样品从模具中取出，使用紫外可见分光光度计测量薄膜样品的透光率，透光率结果如附图1。
实施例5
所用2,2'-(1,2-乙二基双氧代)双乙硫醇结构如下：
将三羟甲基丙烷三丙烯酸酯与1mol％含量的2,2'-(1,2-乙二基双氧代)双乙硫醇混合均匀后，用红外光谱仪监测其聚合过程，使用全波段汞灯点光源100mW/cm2照射900s，丙烯酸酯官能团转化率为95％。而后将样品转移到由夹有硅胶垫片的一对石英片制成的模具中，用全波段汞灯固化箱对其光照0.5h，固化光强为100mW/cm2，固化完成后将样品从模具中取出，使用紫外可见分光光度计测量薄膜样品的透光率，透光率结果如附图1。
实施例6
所用2,2'-(1,2-乙二基双硫代)双乙硫醇结构如下：
将三羟甲基丙烷三丙烯酸酯与3mol％含量的2,2'-(1,2-乙二基双硫代)双乙硫醇混合均匀后，用红外光谱仪监测其聚合过程，使用全波段汞灯点光源100mW/cm2照射900s，丙烯酸酯官能团转化率为98％。而后将样品转移到由夹有硅胶垫片的一对石英片制成的模具中，用全波段汞灯固化箱对其光照0.5h，固化光强为100mW/cm2，固化完成后将样品从模具中取出，使用紫外可见分光光度计测量薄膜样品的透光率，透光率结果如附图1。
实施例7
所用四(3-巯基丙酸)季戊四醇酯结构如下：
将三丙二醇二丙烯酸酯与10mol％含量的四(3-巯基丙酸)季戊四醇酯混合均匀后，用红外光谱仪监测其聚合过程，使用全波段汞灯点光源100mW/cm2照射900s，丙烯酸酯官能团转化率为99％。而后将样品转移到由夹有硅胶垫片的一对石英片制成的模具中，用全波段汞灯固化箱对其光照0.5h，固化光强为100mW/cm2，固化完成后将样品从模具中取出，使用紫外可见分光光度计测量薄膜样品的透光率，透光率结果如附图1。
实施例8
所用季戊四醇四巯基乙酸酯结构如下：
将三丙二醇二丙烯酸酯与2mol％含量的季戊四醇四巯基乙酸酯混合均匀后，用红外光谱仪监测其聚合过程，使用全波段汞灯点光源100mW/cm2照射900s，丙烯酸酯官能团转化率为96％。而后将样品转移到由夹有硅胶垫片的一对石英片制成的模具中，用全波段汞灯固化箱对其光照0.5h，固化光强为100mW/cm2，固化完成后将样品从模具中取出，使用紫外可见分光光度计测量薄膜样品的透光率，透光率结果如附图1。
实施例9
所用四(3-巯基丁酸)季戊四醇酯结构式如下：
将三丙二醇二丙烯酸酯与5mol％含量的四(3-巯基丁酸)季戊四醇酯混合均匀后，用红外光谱仪监测其聚合过程，使用全波段汞灯点光源100mW/cm2照射900s，丙烯酸酯官能团转化率为98％。而后将样品转移到由夹有硅胶垫片的一对石英片制成的模具中，用全波段汞灯固化箱对其光照0.5h，固化光强为100mW/cm2，固化完成后将样品从模具中取出，使用紫外可见分光光度计测量薄膜样品的透光率，透光率结果如附图1。
对比例1
将1,6-己二醇二丙烯酸酯与1mol％含量的651混合均匀后，用红外光谱仪监测其聚合过程，使用全波段汞灯点光源100mW/cm2照射900s，丙烯酸酯官能团转化率为99％。而后将样品转移到由夹有硅胶垫片的一对石英片制成的模具中，用全波段汞灯固化箱对其光照0.5h，固化光强为100mW/cm2，固化完成后将样品从模具中取出，使用紫外可见分光光度计测量薄膜样品的透光率，透光率结果如附图1。
对比例2
将三羟甲基丙烷三丙烯酸酯与2mol％含量的651混合均匀后，用红外光谱仪监测其聚合过程，使用全波段汞灯点光源100mW/cm2照射900s，丙烯酸酯官能团转化率为100％。而后将样品转移到由夹有硅胶垫片的一对石英片制成的模具中，用全波段汞灯固化箱对其光照0.5h，固化光强为100mW/cm2，固化完成后将样品从模具中取出，使用紫外可见分光光度计测量薄膜样品的透光率，透光率结果如附图1。
对比例3
将三丙二醇二丙烯酸酯与3mol％含量的651混合均匀后，用红外光谱仪监测其聚合过程，使用全波段汞灯点光源100mW/cm2照射900s，丙烯酸酯官能团转化率为100％。而后将样品转移到由夹有硅胶垫片的一对石英片制成的模具中，用全波段汞灯固化箱对其光照0.5h，固化光强为100mW/cm2，固化完成后将样品从模具中取出，使用紫外可见分光光度计测量薄膜样品的透光率，透光率结果如附图1。
Claims (3)
1.一种无芳环硫醇引发剂及其应用，其特征在于无芳环硫醇可以作为光引发剂引发丙烯酸酯体系的链式光聚合，制得的材料高度透明，且没有传统光引发剂的苯基光引发剂碎片。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无芳环硫醇具有以下结构通式I：
其中R1为2-12个C的直链或支链烷基；R2为1-3个C的直链或支链烷基；X＝O，S，NH；j＝0-1；m＝0-1；k＝0-2；n＝1-4。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，无芳环硫醇引发剂用量为丙烯酸酯的0.5-10mol％。
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