DE4231579A1 - Alkyl-bisacylphosphinoxide - Google Patents
Alkyl-bisacylphosphinoxideInfo
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Description
Die Erfindung betrifft Bisacylphosphinoxid-Photoinitiatoren und Zusammensetzungen,
die diese Photoinitiatoren enthalten.
Mono- und Bisacylphosphinoxide sind als Photoinitiatoren bekannt.
In der EP-A-1 84 095 sind Bisacylphosphinoxide beschrieben, die als Photohärter für
Dentalmassen verwendet werden.
Der EP-A-2 62 629 ist die Verwendung von Bisacylphosphinoxiden in wäßrig-alkalisch
entwickelbaren Zusammensetzungen zur Herstellung von Druckplatten und Reliefformen
zu entnehmen.
Weitere Mono- und Bisacylphosphinoxid-Photoinitiatoren sind in der EP-A-4 13 657
veröffentlicht.
Für den umfangreichen Anwendungsbereich von Photoinitiatoren besteht weiterhin ein
Bedarf an wirksamen, gut herstellbaren Photoinitiatoren.
Es wurde gefunden, daß bestimmte Bisacylphosphinoxid-Verbindungen mit Alkylresten
am Phosphor wirksame Photoinitiatoren sind.
Gegenstand der Erfindung sind also Verbindungen der Formel I
worin
R₁ C₁-C₁₈-Alkyl, Cyclopentyl oder Cyclohexyl bedeutet und
R₂ und R₃ unabhängig voneinander für unsubstituiertes oder ein- bis vierfach mit Halogen, C₁-C₄-Alkyl und/oder C₁-C₄-Alkoxy substituiertes Phenyl stehen, mit der Maßgabe, daß, wenn R₂ und R₃ mit Halogen substituiertes Phenyl bedeuten, R₁ nicht Decyl ist.
R₁ C₁-C₁₈-Alkyl, Cyclopentyl oder Cyclohexyl bedeutet und
R₂ und R₃ unabhängig voneinander für unsubstituiertes oder ein- bis vierfach mit Halogen, C₁-C₄-Alkyl und/oder C₁-C₄-Alkoxy substituiertes Phenyl stehen, mit der Maßgabe, daß, wenn R₂ und R₃ mit Halogen substituiertes Phenyl bedeuten, R₁ nicht Decyl ist.
R₁ als C₁-C₁₈-Alkyl kann linear oder verzweigt sein und bedeutet beispielsweise Methyl,
Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, iso-Butyl, sec-Butyl, tert-Butyl, Pentyl, Hexyl,
Heptyl, Octyl, 2,4,4-Trimethyl-pent-1-yl, 2-Ethylhexyl, Nonyl, Decyl, Dodecyl oder
Octadecyl.
R₂ und R₃ als ein- bis vierfach mit Halogen, C₁-C₄-Alkyl und/oder C₁-C₄-Alkoxy
substituiertes Phenyl bedeuten, beispielsweise Chlorphenyl, Dichlorphenyl,
Tetrachlorphenyl, Tolyl, Dimethylphenyl, Mesityl, Tetramethylphenyl, Ethylphenyl,
Diethylphenyl, Triethylphenyl, Methyl-Ethylphenyl, Dimethylethylphenyl,
Methoxyphenyl, Dimethoxyphenyl, Trimethoxyphenyl, Dimethoxymethylphenyl,
Methoxymethylphenyl, Dimethylmethoxyphenyl, Ethoxyphenyl, Diethoxyphenyl,
Diethoxymethylphenyl, Propyloxyphenyl, Butoxyphenyl, Dibutoxyphenyl,
Butoxymethoxyphenyl, Ethoxymethoxyphenyl, Butoxyethoxyphenyl, bevorzugt Mesityl
und Dimethoxyphenyl.
R₂ und R₃ sind ein- bis vierfach, vorzugsweise ein- bis dreifach, insbesondere zwei- oder
dreifach mit Halogen, C₁-C₄-Alkyl und/oder C₁-C₄-Alkoxy substituiertes Phenyl.
Halogen steht für Fluor, Chlor, Brom und Iod, insbesondere für Chlor.
Bevorzugt sind Verbindungen der Formel I, worin R2 und R3 gleich sind.
Interessante Verbindungen der Formel I sind solche, worin R1 C1-C18-Alkyl,
beispielsweise C1-C12-Alkyl, insbesondere C1-C8-Alkyl oder Cyclohexyl bedeutet und R2
und R3 mit Chlor, C1-C4-Alkyl und/oder C1-C4-Alkoxy substituiertes Phenyl sind.
Wichtig sind Verbindungen der Formel I, worin R1 Cyclopentyl, Cyclohexyl, C1-C8-Alkyl
oder C12-C18-Alkyl bedeutet und R2 und R3 für mit Halogen substituiertes Phenyl stehen.
Weiterhin interessant sind Verbindungen der Formel I, worin R1 C4-C8-Alkyl oder
Cyclohexyl bedeutet.
Andere bevorzugte Verbindungen der Formel I sind solche, worin R2 und R3 2,6- oder
2,4,6-Position substituiertes Phenyl bedeuten.
Bevorzugt sind Verbindungen der Formel I, worin R2 und R3 mit C1-C4-Alkoxy,
insbesondere Methoxy, oder/und C1-C4-Alkyl, insbesondere Methyl, substituiertes Phenyl
bedeuten.
Andere interessante Verbindungen der Formel I sind solche, worin R2 und R3 mit
C1-C4-Alkoxy, insbesondere Methoxy substituiertes Phenyl bedeuten.
Die erfindungsgemäßen Verbindungen können z. B. hergestellt werden durch doppelte
Acylierung eines primären Phosphins III mit mindestens 2 Äquivalenten eines
Säurechlorides II in Gegenwart von mindestens 2 Äquivalenten einer Base und
anschließende Oxydation des erhaltenen Diacylphosphins IV zum Phosphinoxid nach
dem Schema:
Die unsymmetrischen Verbindungen der Formel
erhält man, indem
man je ein Äquivalent eines Säurechlorids (II) und
einsetzt.
Als Base eignen sich z. B. tertiäre Amine, Alkalimetalle, Lithiumdiisopropylamid, Alkali
alkoholate oder Alkalihydride. Die erste Reaktionsstufe geschieht vorzugsweise in
Lösung. Als Lösemittel sind vor allem Kohlenwasserstoffe geeignet, wie z. B. Alkane,
Benzol, Toluol oder Xylol. Nach Abtrennen des gebildeten Basenchlorides kann das
Phosphin (IV) durch Eindampfen isoliert werden oder man führt die zweite Reaktionsstufe
ohne Isolierung von (IV) mit der Lösung des Rohproduktes durch. Als Oxidationsmittel
für die zweite Stufe eignen sich vor allem Wasserstoffperoxid und organische Peroxyver
bindungen, beispielsweise Peressigsäure oder Luft.
Die als Ausgangsmaterial benutzten primären Phosphine (III) sind bekannte, zum Teil
kommerziell erhältliche Verbindungen oder können in Analogie zu bekannten
Verbindungen hergestellt werden (siehe dazu Houben-Weyl, Methoden der Org. Chemie
XII/1, 60-63 (1963), G. Thieme-Verlag, Stuttgart). Auch die Herstellung der Säurechloride
der Formel (II) bzw. (IIa) erfolgt nach bekannten Methoden aus dem Stand der Technik.
Erfindungsgemäß können die Verbindungen der Formel I als Photoinitiatoren für die
Photopolymerisation von ethylenisch ungesättigten Verbindungen bzw. Gemischen, die
solche Verbindungen enthalten, verwendet werden. Die ungesättigten Verbindungen
können eine oder mehrere olefinische Doppelbindungen enthalten. Sie können nieder
molekular (monomer) oder höhermolekular (oligomer) sein. Beispiele für Monomere mit
einer Doppelbindung sind Alkyl- oder Hydroxyalkyl-acrylate oder -methacrylate, wie z. B.
Methyl-, Ethyl-, Butyl-, 2-Ethylhexyl- oder 2-Hydroxyethylacrylat, Isobomylacrylat,
Methyl- oder Ethylmethacrylat. Weitere Beispiele hierfür sind Acrylnitril, Acrylamid,
Methacrylamid, N-substituierte (Meth)acrylamide, Vinylester wie Vinylacetat, Vinylether
wie Isobutylvinylether, Styrol, Alkyl- und Halogenstyrole, N-Vinylpyrrolidon, Vinyl
chlorid oder Vinylidenchlorid.
Beispiele für Monomere mit mehreren Doppelbindungen sind Ethylenglykol-, Propylen
glykol-, Neopentylglykol-, Hexanlethylenglykol- oder Bisphenol-A-diacrylat, 4,4′-Bis(2-
acryloyloxyethoxy)-diphenylpropan, Trimetliylolpropan-triacrylat,
Pentaerythritol-triacrylat oder -tetraacrylat, Pentaerythritoldivinylether, Vinylacrylat,
Divinylbenzol, Divinylsuccinat, Diallylphthalat, Triallylphosphat, Triallylisocyanurat,
Tris-(2-acryloylethyl)isocyanurat oder Divinylether, z. B. Triethylenglykoldivinylether.
Beispiele für höhermolekulare (oligomere) mehrfach ungesättigte Verbindungen sind
acrylierte Epoxidharze, acrylierte Polyether, acrylierte Polyurethane oder acrylierte
Polyester. Weitere Beispiele für ungesättigte Oligomere sind ungesättigte Polyesterharze,
die meist aus Maleinsäure, Phthalsäure und einem oder mehreren Diolen hergestellt
werden und Molekulargewichte von etwa 500 bis 3000 besitzen. Solche ungesättigte
Oligomere kann man auch als Präpolymere bezeichnen.
Häufig verwendet man Zweikomponenten-Gemische eines Präpolymeren mit einem mehr
fach ungesättigten Monomeren oder Drehkomponentengemische, die außerdem noch ein
einfach ungesättigtes Monomer enthalten. Das Präpolymere ist hierbei in erster Linie für
die Eigenschaften des Lackfilmes maßgebend, durch seine Variation kann der Fachmann
die Eigenschaften des gehärteten Filmes beeinflussen. Das mehrfach ungesättigte
Monomere fungiert als Vernetzer, das den Lackfilm unlöslich macht. Das einfach
ungesättigte Monomere fungiert als reaktiver Verdünner, mit dessen Hilfe die Viskosität
herabgesetzt wird, ohne daß man ein Lösungsmittel verwendet muß.
Solche Zwei- und Dreikomponentensysteme auf der Basis eines Präpolymeren werden
sowohl für Druckfarben als auch für Lacke, Photoresists oder andere photohärtbare
Massen verwendet.
Ungesättigte Polyesterharze werden meist in Zweikomponentensystemen zusammen mit
einem einfach ungesättigten Monomer, vorzugsweise mit Styrol, verwendet. Für Photo
resists werden oft spezifische Einkomponentensysteme verwendet, wie z. B. Polymalein
imide, Polychalkone oder Polyimide, wie sie in der DE-OS 23 08 830 beschrieben sind.
Die ungesättigten Verbindungen können auch im Gemisch mit nicht-photopolymerisier
baren filmbildenden Komponenten verwendet werden. Diese können z. B. physikalisch
trocknende Polymere bzw. deren Lösungen in organischen Lösungsmitteln sein, wie z. B.
Nitrocellulose oder Celluloseacetobutyrat. Diese können aber auch chemisch bzw.
thermisch härtbare Harze sein, wie z. B. Polyisocyanate, Polyepoxide oder Melaminharze.
Die Mitverwendung von thermisch härtbaren Harzen ist für die Verwendung in sogenann
ten Hybrid-Systemen von Bedeutung, die in einer ersten Stufe photopolymerisiert werden
und in einer zweiten Stufe durch thermische Nachbehandlung vernetzt werden.
Die photopolymerisierbaren Gemische können außer dem Photoinitiator verschiedene
Additive enthalten. Beispiele hierfür sind thermische Inhibitoren, die eine vorzeitige
Polymerisation verhindern sollen, wie z. B. Hydrochinon oder sterisch gehinderte Phenole.
Zur Erhöhung der Dunkellagerstabilität können z. B. Kupferverbindungen, Phosphorver
bindungen, quartäre Ammoniumverbindungen oder Hydroxylaminderivate verwendet
werden. Zwecks Ausschluß des Luftsauerstoffes während der Polymerisation kann man
Paraffin oder ähnliche wachsartige Stoffe zusetzen, die bei Beginn der Polymerisation an
die Oberfläche wandern. Als Lichtschutzmittel können in geringer Menge UV-Absorber,
wie z. B. solche vom Benztriazol-, Benzophenon- Hydroxyphenyl-s-triazin- oder
Oxalanilid-Typ, zugesetzt werden. Noch besser ist der Zusatz von Lichtschutzmitteln, die
UV-Licht nicht absorbieren, wie z. B. von sterisch gehinderten Aminen (HALS).
Zur Beschleunigung der Photopolymerisation können Amine zugesetzt werden, wie z. B.
Triethanolamin, N-Methyl-diethanolamin, p-Dimethylaminobenzoesäure-ethylester oder
Michlers Keton. Die Wirkung der Amine kann verstärkt werden durch den Zusatz von
aromatischen Ketonen vom Typ des Benzophenons.
Eine Beschleunigung der Photopolymerisation kann weiterhin durch Zusatz von Photo
sensibilisatoren geschehen, welche die spektrale Empfindlichkeit verschieben bzw.
verbreitern. Dies sind insbesondere aromatische Carbonylverbindungen wie z. B. Benzo
phenon-, Thioxanthon-, Anthrachinon- und 3-Acylcumarinderivate sowie 3-(Aroyl
methylen)-thiazoline.
Weitere übliche Zusätze sind - je nach Verwendungszweck - optische Aufheller,
Füllstoffe, Pigmente, Farbstoffe, Netzmittel oder Verlaufhilfsmittel.
Die erfindungsgemäßen Photoinitiatoren der Formel I eignen sich besonders zur Härtung
von polymerisierbaren Massen, die Stoffe enthalten, welche die Lichtdurchlässigkeit
vermindern.
Zur Härtung dicker und pigmentierter Beschichtungen eignet sich der Zusatz von
Mikro-Glaskugeln oder pulverisierter Glasfasern, wie z. B. in US-A-50 13 768
beschrieben.
Die Erfindung betrifft daher auch photopolymerisierbare Zusammensetzungen, enthaltend
- a) mindestens eine ethylenisch ungesättigte photopolymerisierbare Verbindung und
- b) als Photoinitiator mindestens eine Verbindung der Formel I, wobei die Zusammensetzung außerdem noch einen anderen Photoinitiator und/oder andere Additive enthalten kann.
Die photopolymerisierbaren Zusammensetzungen enthalten den Photoinitiator (b) zweckmäßig
in einer Menge von 0,05 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise 0,2 bis 5 Gew.-%, bezogen
auf den Gesamtfestkörper.
Gegenstand der Erfindung sind auch Zusammensetzungen enthaltend als Komponente (a)
mindestens eine in Wasser gelöste oder emulgierte ethylenisch ungesättigte
photopolymerisierbare Verbindung.
Solche strahlungshärtbaren wäßrigen Präpolymerdispersionen sind in vielen Variationen
im Handel erhältlich. Man versteht darunter eine Dispersion aus Wasser und mindestens
einem darin dispergierten Präpolymeren. Die Konzentration des Wassers in diesen
Systemen liegt z. B. bei 5 bis 80, insbesondere 30 bis 60 Gew.-%. Das strahlungshärtbare
Präpolymere bzw. Präpolymerengemisch ist beispielsweise in Konzentrationen von 95 bis
20, insbesondere 70 bis 40 Gew.-% enthalten. In diesen Zusammensetzungen ist die
Summe der für Wasser und Präpolymere genannten Prozentzahlen jeweils 100, die Hilfs-
und Zusatzstoffe kommen, je nach Verwendungszweck, in unterschiedlichen Mengen
hinzu.
Bei den strahlungshärtbaren, in Wasser dispergierten, oft auch gelösten filmbildenden
Präpolymeren handelt es sich um für wäßrige Präpolymerdispersionen an sich bekannte,
durch freie Radikale initiierbare mono- oder polyfunktionelle ethylenisch ungesättigte
Präpolymere, die beispielsweise einen Gehalt von 0,01 bis 1,0 Mol pro 100 g Präpolymer
an polymerisierbaren Doppelbindungen, sowie ein mittleres Molekulargewicht von z. B.
mindestens 400, insbesondere von 500 bis 10 000 aufweisen. Je nach Anwendungszweck
kommen jedoch auch Präpolymere mit höheren Molekulargewichten in Frage.
Es werden beispielsweise polymerisierbare C-C-Doppelbindungen enthaltende Polyester
mit einer Säurezahl von höchstens 10, polymerisierbare C-C-Doppelbindungen
enthaltende Polyether, hydroxylgruppenhaltige Umsetzungsprodukte aus einem
mindestens zwei Epoxidgruppen pro Molekül enthaltenden Polyepoxid mit mindestens
einer α,β-ethylenisch ungesättigten Carbonsäure, Polyurethan(meth-)acrylate sowie
α,β-ethylenisch ungesättigte Acrylreste enthaltende Acrylcopolymere verwendet, wie sie
in der EP-A-12 339 beschrieben sind. Gemische dieser Präpolymeren können ebenfalls
verwendet werden. In Frage kommen außerdem die in der EP-A-33 896 beschriebenen
polymerisierbaren Präpolymere, bei denen es sich um Thioetheraddukte von
polymerisierbaren Präpolymeren mit einem mittleren Molekulargewicht von mindestens
600, einem Carboxylgruppengehalt von 0,2 bis 15% und einem Gehalt von 0,01 bis
0,8 Mol polymerisierbarer C-C-Doppelbindungen pro 100 g Präpolymer handelt. Andere
geeignete wäßrige Dispersionen auf Basis von speziellen
(Meth-)-Acrylsäurealkylester-Polymerisaten sind in der EP-A-41 125 beschrieben,
geeignete in Wasser dispergierbare, strahlungshärtbare Präpolymere aus Urethanacrylaten
sind der DE-A-29 36 039 zu entnehmen.
Als weitere Zusätze können diese strahlungshärtbaren wäßrigen Präpolymerdispersionen
Dispergierhilfsmittel, Emulgatoren, Antioxidantien, Lichtstabilisatoren, Farbstoffe,
Pigmente, Füllstoffe, z. B. Talkum, Gips, Kieselsäure, Rutil, Ruß, Zinkoxid, Eisenoxide,
Reaktionsbeschleuniger, Verlaufsmittel, Gleitmittel, Netzmittel, Verdickungsmittel,
Mattierungsmittel, Entschäumer und andere in der Lacktechnologie übliche Hilfsstoffe
enthalten. Als Dispergierhilfsmittel kommen wasserlösliche hochmolekulare organische
Verbindungen mit polaren Gruppen, wie z. B. Polyvinylalkohole, Polyvinylpyrrolidon oder
Celluloseether in Frage. Als Emulgatoren können nicht-ionische, gegebenenfalls auch
ionische Emulgatoren verwendet werden.
In bestimmten Fällen kann es von Vorteil sein, Gemische von zwei oder mehr der erfin
dungsgemäßen Photoinitiatoren zu verwenden. Selbstverständlich können auch Gemische
mit bekannten Photoinitiatoren verwendet werden, z. B. Gemische mit Benzophenon,
Acetophenonderivaten, Benzoinethem, Benzilketalen, Monoacylphosphinoxiden, weiteren
Bisacylphosphinoxiden, Perestern oder Titanocenen.
Gegenstand der Erfindung sind daher auch Zusammensetzungen, worin die zusätzlichen
Photoinitiatoren Verbindungen der Formel II
worin R₄ für Wasserstoff, C₁-C₁₈-Alkyl, C₁-C₁₈-Alkoxy, -OCH₂CH₂-OR₈, eine Gruppe
steht, worin n einen Wert von 2
bis 10 hat und G für den Rest
steht,
R₅ und R₆ unabhängig voneinander Wasserstoff, C₁-C₆-Alkyl, Phenyl, C₁-C₁₆-Alkoxy oder -O(CH₂CH₂O)m-C₁-C₁₆-Alkyl, worin m für eine Zahl von 1-20 steht, bedeuten, oder R₅ und R₆ zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an welches sie gebunden sind, einen Cyclohexylring bilden,
R₇ Hydroxy, C₁-C₁₆-Alkoxy oder -O(CH₂CH₂O)m-C₁-C₁₆-Alkyl darstellt, wobei R₅, R₆ und R₇ nicht alle gleichzeitig C₁-C₁₆-Alkoxy oder -O(CH₂CH₂O)m-C₁-C₁₆-Alkyl bedeuten, und
R₈ Wasserstoff,
R₅ und R₆ unabhängig voneinander Wasserstoff, C₁-C₆-Alkyl, Phenyl, C₁-C₁₆-Alkoxy oder -O(CH₂CH₂O)m-C₁-C₁₆-Alkyl, worin m für eine Zahl von 1-20 steht, bedeuten, oder R₅ und R₆ zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an welches sie gebunden sind, einen Cyclohexylring bilden,
R₇ Hydroxy, C₁-C₁₆-Alkoxy oder -O(CH₂CH₂O)m-C₁-C₁₆-Alkyl darstellt, wobei R₅, R₆ und R₇ nicht alle gleichzeitig C₁-C₁₆-Alkoxy oder -O(CH₂CH₂O)m-C₁-C₁₆-Alkyl bedeuten, und
R₈ Wasserstoff,
bedeutet und/oder der Formel III
worin R₉, R₁₀ und R₁₁ unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl bedeuten
oder Mischungen davon sind.
R₄ als C₁-C₁₈-Alkyl kann die gleichen Bedeutungen haben wie für R₁ beschrieben. Auch
R₅ und R₆ als C₁-C₆-Alkyl und R₇ als C₁-C₄-Alkyl können die gleichen Bedeutungen
haben wie für R₁ beschrieben, bis zur jeweiligen Anzahl der C-Atome.
R₄ als C₁-C₁₈-Alkoxy bedeutet beispielsweise verzweigtes oder unverzweigtes Alkoxy,
wie z. B. Methyloxy, Ethyloxy, n-Propyloxy, iso-Propyloxy, n-Butyloxy, iso-Butyloxy,
sec-Butyloxy, tert-Butyloxy, Pentyloxy, Hexyloxy, Heptyloxy, Octyloxy,
2,4,4-Trimethyl-pent-1-yloxy, 2-Ethylhexyloxy, Nonyloxy, Decyloxy, Dodecyloxy oder
Octadecyloxy.
R₅, R₆ und R₇ als C₁-C₁₆-Alkoxy können die gleichen Bedeutungen haben wie für R₄
beschrieben, bis zur entsprechenden Anzahl der C-Atome, vorzugsweise sind sie
Decyloxy, Methoxy und Ethoxy, insbesondere Methoxy und Ethoxy.
Der Rest -O(CH₂CH₂O)m-C₁-C₁₆-Alkyl steht für 1 bis 20 aufeinanderfolgende
Ethylenoxid-Einheiten, deren Kette mit einem C₁-C₁₆-Alkyl beendet ist. Bevorzugt ist m 1
bis 10, z. B. 1 bis 8, insbesondere 1 bis 6. Vorzugsweise ist die
Ethylenoxid-Einheiten-Kette mit einem C₁-C₁₀-, z. B. C₁-C₈-, insbesondere mit einem
C₁-C₄-Alkyl terminiert.
Bevorzugt sind Zusammensetzungen, worin in der Formel II R5 und R6 unabhängig
voneinander C1-C6-Alkyl bedeuten, oder zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an welches
sie gebunden sind, einen Cyclohexylring bilden und R7 für Hydroxy steht.
Weitere bevorzugte Zusammensetzungen sind solche, worin der Anteil an Verbindungen
der Formel I im Gemisch mit Verbindungen der Formeln II und/oder III 5 bis 95%,
bevorzugt 30 bis 70%, beträgt.
Wichtig sind auch Zusammensetzungen, worin in den Verbindungen der Formel I R1
n-Butyl, i-Butyl oder 2,4,4-Trinlethyl-pent-1-yl bedeutet, R2 und R3 gleich sind und
2,6-Dimethoxyphenyl oder 2,4,6-Trimethylphenyl bedeuten, und in den Verbindungen der
Formel II R5 und R6 gleich sind und für Methyl stehen und R7 Hydroxy oder i-Propoxy ist.
Ebenfalls bevorzugt sind Zusammensetzungen, enthaltend Verbindungen der Formel I, in
welchen R1 n-Butyl, i-Butyl oder 2,4,4-Trimethyl-pent-1-yl bedeutet, R2 und R3 gleich
sind und 2,6-Dimethoxyphenyl oder 2,4,6-Trimethylphenyl bedeuten, und ein Gemisch
von Verbindungen der Formel III, in welchem Verbindungen der Formel III mit R9 und
R10 gleich Wasserstoff und R11 gleich Methyl zu 20% und Verbindungen der Formel III
mit R9, R10 und R11 gleich Methyl zu 80%, enthalten sind.
Interessant sind vor allen Dingen Zusammensetzungen wie oben beschrieben, welche
Photoinitiatormischungen der Formeln I, II und/oder III enthalten, und bei
Raumtemperatur flüssig sind.
Die Herstellung der Verbindungen der Formeln II und III ist allgemein bekannt und ein
Teil der Verbindungen ist im Handel erhältlich. Die Herstellung von oligomeren
Verbindungen der Formel II ist beispielsweise in der EP-A-01 61 463 beschrieben. Eine
Beschreibung der Herstellung von Verbindungen der Formel III ist z. B. der EP-A-2 09 831
zu entnehmen.
Die photopolymerisierbaren Zusammensetzungen können für verschiedene Zwecke ver
wendet werden, beispielsweise als Druckfarbe, als Klarlack, als Weißlack, z. B. für Holz
oder Metall, als Anstrichstoff, u. a. für Papier, Holz, Metall oder Kunststoff, als
bunt-pigmentierter Lack, als tageslichthärtbarer Anstrich für Bauten und
Straßenmarkierungen, zur Herstellung von klaren oder pigmentierten wäßrigen
Dispersionen, für photographische Reproduktionsverfahren, für Bildauf
zeichnungsverfahren oder zur Herstellung von Druckplatten, die mit organischen
Lösemitteln oder wäßrig-alkalisch entwickelbar sind, zur Herstellung von Masken für den
Siebdruck, als Zahnfüllmassen, als Klebstoffe, als Ätz- oder Permanentresists und als
Lötstoppmasken für gedruckte elektronische Schaltungen, zur Herstellung von
dreidimensionalen Gegenständen durch Massenhärtung (UV-Härtung in transparenten
Formen) oder nach dem Stereolithographie-Verfahren, wie es z. B. im US-Patent Nr.
45 75 330 beschrieben ist, zur Herstellung von Verbundwerkstoffen (z. B. styrolischen
Polyestern, die gegebenenfalls Glasfasern und andere Hilfsstoffe enthalten können) und
anderen dickschichtigen Massen, zur Beschichtung oder Versiegelung von elektronischen
Teilen oder als Überzüge für optische Fasern.
Die erfindungsgemäßen photohärtbaren Zusammensetzungen eignen sich z. B. als
Beschichtungsstoffe für Substrate aller Art, z. B. Holz, Papier, Keramik, Kunststoffe wie
Polyester und Celluloseacetatfilme und Metalle wie Kupfer und Aluminium, bei denen
durch Photopolymerisation eine Schutzschicht oder eine Abbildung aufgebracht werden
soll.
Die Beschichtung der Substrate kann erfolgen, indem man eine flüssige Zusammen
setzung, eine Lösung oder Suspension auf das Substrat aufbringt. Das geschieht z. B. durch
Tauchen, Aufpinseln, Spritzen oder Reverseroll-Beschichtung. Die Auftragsmenge
(Schichtdicke) und Art des Substrates (Schichtträger) sind abhängig vom gewünschten
Applikationsgebiet. Als Schichtträger für photographische Informationsaufzeichnung
dienen z. B. Folien aus Polyester, Celluloseacetat oder mit Kunststoff beschichtete Papiere;
für Offsetdruckformen speziell behandeltes Aluminium und für die Herstellung gedruckter
Schaltungen kupferkaschierte Laminate. Die Schichtdicken für photographische Materi
alien und Offsetdruckformen betragen im allgemeinen ca. 0,5 bis ca. 10 µm. Bei Mitver
wenden von Lösemitteln werden diese nach dem Beschichten entfernt.
Große Bedeutung hat die Photohärtung für Druckfarben, da die Trocknungszeit des
Bindemittels ein maßgeblicher Faktor für die Produktionsgeschwindigkeit graphischer
Erzeugnisse ist und in der Größenordnung von Bruchteilen von Sekunden liegen soll.
Insbesondere für den Offsetdruck sind UV-härtbare Farben von Bedeutung.
Gut geeignet sind die erfindungsgemäßen Gemische auch zur Herstellung von
Druckplatten für Flexo- oder Buchdruck. Hierbei werden z. B. Gemische von löslichen
linearen Polyamiden oder Styrol/Butadien Kautschuk mit photopolymerisierbaren
Monomeren, beispielsweise Acrylamiden oder Acrylestern, und einem Photoinitiator
verwendet Filme und Platten aus diesen Systemen (naß oder trocken) werden über das
Negativ (oder Positiv) der Druckvorlage belichtet und die ungehärteten Teile
anschließend mit einem geeigneten Lösemittel eluiert. Die Entwicklung kann sowohl in
einem organischen Lösemittel, als auch in wäßrig-alkalischem Medium erfolgen.
Ein weiteres Einsatzgebiet der Photohärtung ist die Metallbeschichtung, beispielsweise
bei der Lackierung von Blechen und Tuben, Dosen oder Flaschenverschlüssen, sowie die
Photohärtung auf Kunststoffbeschichtungen, beispielsweise von Fußboden- oder
Wandbelägen auf PVC-Basis.
Beispiele für die Photohärtung von Papierbeschichtungen sind die farblose Lackierung
von Etiketten, Schallplattenhüllen oder Buchumschlägen.
Wichtig ist auch die Verwendung von photohärtbaren Zusammensetzungen für
Abbildungsverfahren und zur optischen Herstellung von Informationsträgern. Hierbei wird
die auf dem Träger aufgebrachte Schicht (naß oder trocken) durch eine Photomaske mit
kurzwelligem Licht bestrahlt und die unbelichteten Stellen der Schicht durch Behandlung
mit einem Lösemittel (=Entwickler) entfernt. Das Aufbringen der photohärtbaren Schicht
kann auch im Elektroabscheidungsverfahren auf Metall geschehen. Die belichteten Stellen
sind vernetzt-polymer und dadurch unlöslich und bleiben auf dem Träger stehen. Bei
entsprechender Anfärbung entstehen sichtbare Bilder. Ist der Träger eine metallisierte
Schicht, so kann das Metall nach dem Belichten und Entwickeln an den unbelichteten
Stellen weggeätzt oder durch Galvanisieren verstärkt werden. Auf diese Weise lassen sich
gedruckte elektronische Schaltungen und Photoresists herstellen.
Die Polymerisation erfolgt nach den bekannten Methoden der Photopolymerisation durch
Bestrahlung mit Sonnenlicht oder mit Licht, das reich an kurzwelliger Strahlung ist. Als
Lichtquellen sind z. B. Quecksilbermitteldruck-, -hochdruck- und -niederdruckstrahler,
superaktinische Leuchtstoffröhren, Metallhalogenid-Lampen oder Laser geeignet, deren
Emissionsmaxima im Bereich zwischen 250 und 450 nm liegen. Laserlichtquellen haben
den Vorteil, daß keine Photomasken notwendig sind, da der gesteuerte Laserstrahl direkt
auf die photohärtbare Schicht schreibt. Im Falle einer Kombination mit
Photosensibilisatoren können auch längerwelliges Licht oder Laserstrahlen bis 600 nm
verwendet werden.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Photopolymerisation von
Verbindungen mit ethylenisch ungesättigten Doppelbindungen, dadurch gekennzeichnet,
daß man eine wie oben beschriebene Zusammensetzung mit Licht im Bereich von 200 bis
600 nm bestrahlt.
Die erfindungsgemäßen Photoinitiatoren besitzen hohe Reaktivität und bei ihrer
Verwendung werden Lackoberflächen mit guten Glanzwerten erhalten. Wegen der
geringen Vergilbungsneigung sind die erfindungsgemäßen Verbindungen besonders zur
Anwendung in Weißlacken geeignet, ihr Vermögen dicke Schichten zu Härten ermöglicht
die Anwendung zur Herstellung von Druckplatten und Verbundwerkstoffen.
Durch Lagerung der gehärteten erfindungsgemäßen Zusammensetzungen am Tageslicht
kann deren Härte noch erhöht werden und können die Verfärbungswerte noch weiter
sinken.
Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Erfindung weiter. Angaben in Teilen oder
Prozenten beziehen sich, ebenso wie in der übrigen Beschreibung und in den Patent
ansprüchen, auf das Gewicht, sofern nichts anderes angegeben ist. In den Beispielen und
Tabellen steht die Abkürzung "ber." für die berechneten Werte der Elementaranalysen, die
Abkürzung "gef." für die tatsächlich ermittelten Werte.
Zu einer Lösung aus 31,9 ml (0,225 mol) Diisopropylamin in 80 ml Tetrahydrofuran
werden unter Stickstoff bei 0°C 140,6 ml (0,225 mol; 1,6 M) Butyllithium innerhalb von
30 min getropft. Diese Lösung wird bei -30°C innerhalb von 90 min zu einer Lösung aus
41,1 g (0,225 mol) 2,4,6-Trimethylbenzoylchlorid und 12 ml (0,102 mol) Isobutyl
phosphin in 200 ml Tetrahydrofuran getropft. Nach 2 h Rühren bei -30°C läßt man die
gelbe Lösung auf Raumtemperatur erwärmen und wäscht einmal mit Wasser. Die
organische Phase wird mit Magnesiumsulfat getrocknet, filtriert und am
Rotationsverdampfer eingeengt. Der Rückstand wird in 200 ml Toluol gelöst und mit
11,6 g (0,102 mol) 30%igem Wasserstoffperoxid versetzt. Nach 2 h Rühren wird zuerst
mit Wasser, dann mit gesättigter Natriumhydrogencarbonatlösung nachgewaschen.
Danach wird mit Magnesiumsulfat getrocknet, abfiltriert und die Lösung am
Rotationsverdampfer eingeengt. Nach Kristallisation aus Hexan erhält man 27,8 g (68,5%
der Theorie) der oben genannten Verbindung als gelbes Pulver. Der Schmelzpunkt liegt
bei 85-86°C.
Elementaranalyse:
berechnet: C 72,34%, H 7,84%;
gefunden: C 72,13%, H 7,94%.
berechnet: C 72,34%, H 7,84%;
gefunden: C 72,13%, H 7,94%.
Zu einer Lösung von 44,1 g (0,22 mol) 2,6-Dimethoxybenzoylchlorid in 200 ml Toluol
wird bei 100-110°C innerhalb von 60 min ein Gemisch aus 18 g (0,10 mol, 50%ig in
Toluol) n-Butylphosphin und 30,7 ml (0,22 mol) Triethylamin getropft. Nach 6 h Rühren
bei 100-110°C läßt man die gebildete Suspension auf Raumtemperatur abkühlen,
verdünnt mit Toluol und wäscht zuerst einmal mit Wasser, dann einmal mit gesättigter
Natriumbicarbonatlösung. Die organische Phase wird mit 11,3 g (0,10 mol) 30%igem
Wasserstoffperoxid versetzt und 2 h bei 40°C gerührt. Danach wird mit Wasser und
gesättigter Natriumbicarbonatlösung nachgewaschen, mit Magnesiumsulfat getrocknet,
filtriert und am Rotationsverdampfer eingeengt. Nach Kristallisation aus Essigester erhält
man 30,2 g (69,6% der Theorie) der oben genannten Verbindung als gelbes Pulver. Der
Schmelzpunkt liegt bei 151-152°C.
Elementaranalyse:
berechnet: C 60,83%, H 6,26%;
gefunden: C 60,84%, H 6,35%.
berechnet: C 60,83%, H 6,26%;
gefunden: C 60,84%, H 6,35%.
Die Verbindungen der Beispiele 3-25 werden analog zu der Verbindung des Beispiels 1
(= Methode A), bzw. der Verbindung des Beispiels 2 (= Methode B), unter Verwendung
der entsprechend substituierten Benzoylchloride und Phosphine, hergestellt. Die
Verbindungen und deren analytische Daten sind in der Tabelle 1 wiedergegeben.
Zu einer Lösung von 9,1 g (0,05 mol) 2,4,6-Trimethylbenzoylchlorid in 100 ml Toluol
wird unter Stickstoff bei 100-110°C ein Gemisch aus 9,0 g (0,05 mol 50%ig in Toluol)
n-Butylphosphin und 10,1 g (0,10 mol) Triethylamin innerhalb von 10 Minuten getropft.
Nach 3 Stunden Rühren bei 100-110°C wird bei unveränderter Temperatur innerhalb 30
Minuten eine Lösung aus 10 g (0,05 mol) 2,6-Dimethylbenzoylchlorid in 50 ml Toluol
zugetropft. Nach weiteren 5 Stunden Rühren bei 100-110°C wird die gebildete gelbliche
Suspension auf Raumtemperatur abkühlen lassen und einmal mit Wasser und einmal mit
Natriumbicarbonat gewaschen. Die organische Phase wird mit 5,7 g (0,05 mol) 30%igem
Wasserstoffperoxid versetzt und 2 Stunden bei 60°C gerührt. Danach wird mit Wasser
und gesättigter Natriumbicarbonatlösung nachgewaschen, mit Magnesiumsulfat
getrocknet, filtriert und am Rotationsverdampfer eingeengt. Nach Reinigung mittels
Chromatographie (Laufmittel: Hexan/Essigester 1:1) und anschließender Kristallisation
aus Cyclohexan erhält man 1,80 g (8,7% d. Theorie) der Titelverbindung als gelbes
Pulver mit einem Schmelzpunkt von 94-96°C.
Elementaranalyse:
berechnet: C 66,33%, H 7,02%;
gefunden: C 65,61%, H 7,04%.
berechnet: C 66,33%, H 7,02%;
gefunden: C 65,61%, H 7,04%.
Die Photoinitiatoren werden in Konzentrationen von 0,5 und 1 Gew.-% in eine
Weißlackformulierung, bestehend aus:
67,5 Teilen ®Ebecryl 830 (Polyesteracrylat der Fa. UCB, Belgien)
5,0 Teilen Hexandioldiacrylat
2,5 Teilen Trimethylolpropantriacrylat und
25,0 Teilen Titandioxid (R-TC2) vom Rutil-Typ
5,0 Teilen Hexandioldiacrylat
2,5 Teilen Trimethylolpropantriacrylat und
25,0 Teilen Titandioxid (R-TC2) vom Rutil-Typ
eingearbeitet.
Die Proben werden mit einer 100 µm-Spaltrakel auf Spanplatten aufgetragen und mit einer
80 W/cm Quecksilbermitteldrucklampe (Typ Hanovia) bei einer Bandgeschwindigkeit
von 10 m/min gehärtet. Die Anzahl der Durchläufe bis zur Erreichung der Wischfestigkeit
wird bestimmt. Von den so gehärteten Weißlackschichten wird die Pendelhärte nach
König (DIN 53 157) sofort nach der Härtung gemessen. Dann wird unter vier 40 W
Lampen (Philips TL 03) nachbelichtet und nach 15 Minuten bzw. 16 Stunden die
Pendelhärte erneut bestimmt. Der Yellowness Index nach ASTM D 1925-70 wird nach 16
Stunden gemessen.
Die Pendelhärte und die Wischfestigkeit sind ein Maß für die Reaktivität des getesteten
Photoinitiators: Je geringer die Anzahl der Durchläufe zur Erreichung der Wischfestigkeit
und je höher die Werte der Pendelhärtemessung, desto reaktiver ist der Photohärter. Ein
Maß für die Vergilbung sind die Yellowness Index Werte: Je kleiner die Werte, desto
geringer ist die Vergilbung der getesteten Formulierung.
Die Meßergebnisse sind in der folgenden Tabelle 2 aufgelistet.
Es wird ein Weißlack bereitet aus 75 Teilen einer Formulierung aus 99,5% Roskydal UV
502 A (BAYER, BRD), 0,5% Byk 300 (Byk-Mallinckrodt) und 25 Teilen Titandioxid.
Die Photoinitiatoren werden in den angegebenen Konzentrationen durch Schütteln mit
Kugeln (bei 2 Gew.-% Photoinitiator) oder durch Rühren bei 50°C (bei 1,5 Gew.-%
Photoinitiator) eingearbeitet. Dann wird die Formulierung mit einer 150 µm-Spaltrakel auf
Spanplatten aufgetragen und 1,5 min unter vier 40 W Lampen (Philips TL 03)
vorbelichtet. Die weitere Härtung erfolgt in zwei Belichtungsvarianten: a) Die Proben
werden bei einer Bandgeschwindigkeit von 10 m/min zweimal unter einer 80 W/cm
Quecksilbermitteldrucklampe (Typ Hanovia) belichtet. b) Die Proben werden mit einer
Bandgeschwindigkeit von 3 m/min zweimal unter einer 120 W/cm Fusion D und einer
80 W/cm Quecksilbermitteldrucklampe (Typ Hanovia), die hintereinander angeordnet
sind, gehärtet.
Von den gehärteten Schichten wird die Pendelhärte nach König (Din 53 157) sofort, nach
15 min und 16 h Nachbelichtung unter 40 W Lampen (Philips TL 03) gemessen. Je höher
die Werte, desto besser gehärtet ist die Formulierung. Die Vergilbung (Yellowness Index;
YI) der Schichten wird nach 16 h Nachbelichtung nach ASTM D 1925-70 bestimmt. Je
niedriger die Werte, desto geringer ist die Vergilbung der Schicht. Die Ergebnisse der
Bestrahlungsvariante a) sind in der Tabelle 3 wiedergegeben. Die Resultate der
Bestrahlungsvariante b) sind der Tabelle 4 zu entnehmen.
Es wird eine photopolymerisierbare Zusammensetzung bereitet aus:
13,5 Teilen ®Ebecryl 830 (Polyesteracrylat der Fa. UCB, Belgien)
0,5 Teilen Trimethylolpropan-trisacrylat (Degussa)
1,0 Teilen 1,6-Hexandiol-diacrylat (Röhm)
5,0 Teilen Titandioxid (Rutil-Typ, ®R-TC2 der Fa. Tioxide, Frankreich).
0,5 Teilen Trimethylolpropan-trisacrylat (Degussa)
1,0 Teilen 1,6-Hexandiol-diacrylat (Röhm)
5,0 Teilen Titandioxid (Rutil-Typ, ®R-TC2 der Fa. Tioxide, Frankreich).
Zu dieser Zusammensetzung werden Mischungen des Photoinitiators aus Beispiel 14 (A)
mit 1-Benzoyl-1-hydroxy-1-methyl-ethan (B) in den aus der Tabelle 5 ersichtlichen
Mengen gemischt. Die Formulierung wird in einer Schichtdicke von 100 µm auf Alu
miniumbleche aufgetragen und die so erhaltenen Proben mit einer Quecksilbermittel
drucklampe (80 W/cm, Typ: Hanovia) bestrahlt. Dabei werden die Proben so oft auf
einem Band, welches mit einer Geschwindigkeit von 10 m/min läuft, unter der Lampe
hergeführt bis eine wischfeste Lackschicht entstanden ist. Je geringer die Anzahl der
Durchläufe(n), desto besser ist die Wirkung der getesteten Photoinitiatoren bzw.
Photoinitiatormischungen. Die Vergilbung der Proben wird als Yellowness Index nach
ASTM D 1925-70 bestimmt. Je kleiner der Wert, desto geringer ist die Vergilbung der
Probe. Die Vergilbung wird sofort nach der Härtung, nach einer zusätzlichen Belichtung
von 15 min und 16 h unter 4 Lampen des Typs TL 40/03(40 W; Philips) gemessen. Die
Ergebnisse sind in der Tabelle 5 zusammengefaßt.
Es wird eine photopolymerisierbare Zusammensetzung, bereitet aus:
99,5 Teilen ®Roskydal UV 502 A (UPES/Styrol-Lösung; Fa. Bayer; enthält
35% Styrol und 25% Rutil-Titandioxid)
0,5 Teilen ®Byk 300 (Verlaufhilfsmittel; Fa. Byk-Mallinckrodt)
0,5 Teilen ®Byk 300 (Verlaufhilfsmittel; Fa. Byk-Mallinckrodt)
Zu dieser Zusammensetzung werden die Initiatormischungen
(C) (=50% des Photoinitiators aus Beispiel 14 + 50% 1-Benzoyl-1-hydroxy-1-methyl
ethan) und
(D) (= 33% des Photoinitiators aus Beispiel 14+67% 1-Benzoyl-1-hydroxy-1-methyl
ethan) in den aus der Tabelle 6 ersichtlichen Mengen gemischt.
Die Formulierung wird in einer Schichtdicke von 150 µm auf Spanplatten aufgetragen
und unter verschiedenen Belichtungsbedingungen gehärtet.
- 1) Die Proben werden 1,5 Minuten unter 4 Lampen des Typs TL 40/03 (40 W; Philips) vorbelichtet. Danach erfolgt die Härtung unter einer 80 W/cm Quecksilbermitteldrucklampe, indem die Probe einmal mit einer Geschwindigkeit von 3 m/min unter der Lampe hindurchgeführt wird.
- 2) Zur Härtung werden die Proben ohne Vorbelichtung einmal unter zwei 80 W/cm Quecksilbermitteldrucklampen mit einer Geschwindigkeit von 3 m/min hindurchgeführt.
Als Beurteilungskriterien werden die Pendelhärte nach König (DIN 53157), der
Yellowness Index nach ASTM D 1925-70 und der Glanzwert bei 20 und 60° gemessen.
Die Ergebnisse sind in der Tabelle 6 zusammengefaßt.
In 100 Teilen ®Roskydal 502 (ungesättigtes Polyesterharz, zu ca. 80% in Butylacetat
gelöst der Fa. BAYER) werden die Photoinitiatoren in den in der Tabelle 7 angegebenen
Konzentrationen gelöst. Verwendet werden die Photoinitiatoren aus den Beispielen 1 und
22, sowie 2,2-Dimetnoxy-1,2-diphenylethan-1-on (= E).
Die Formulierungen werden in einer Schichtdicke von 100 µm auf Spanplatten
aufgetragen und eine Minute bei 50°C getrocknet. Die Härtung erfolgt durch Belichtung
mit zwei 80 W/cm Quecksilbermitteldrucklampen, indem die Proben bei einer
Bandgeschwindigkeit von 20 m/min unter den Lampen durchgeführt werden. Zur
Bestimmung der Reaktivität wird die Anzahl der Durchläufe gemessen, die nötig ist um
eine wischfeste Oberfläche zu erlangen (= n). Außerdem werden die Pendelhärte nach
König (DIN 53 157) und der Yellowness Index nach ASTM D 1925-70 der Proben
bestimmt. Die Pendelhärte wird zusätzlich nach n+1 Belichtungsdurchläufen der Proben
gemessen. Die Ergebnisse sind der Tabelle 7 zu entnehmen.
a) 1,13 Teile ®Irganox 565 (Antioxidans; Ciba-Geigy, Schweiz), 0,03 Teile ®Ceres
Black (Pigment, Sudan Black Nr. 86015; Fluka, Schweiz) und 0,6% des zu prüfenden
Photoinitiators werden bei max. 50°C unter 30minütigem Rühren in 41,54 Teilen
1,6-Hexandioldiacrylat (HDDA) gelöst. 332,30 Teile ®Cariflex TR 1107
(Blockpolymerisat aus Polyisopren und Polystyrol; Shell Chemie, Niederlande) werden mit
2 g Überschuß 10 min bei 140°C auf dem Kalander zu einem Fell geschmolzen. Bei
110°C wird mit dem Zutropfen der zuvor angesetzten HDDA-Lösung begonnen. Das
Zutropfen dauert ca. 15 min. Danach wird die Gesamtformulierung noch weitere 15 min
bei 100°C auf dem Kalander homogenisiert. Nach der Entnahme aus dem Kalander wird
das grobe Fell zwischen zwei Teflonfolien gelegt und in einer wassergekühlten Presse bei
einem Druck von 100 kp/cm2 abgekühlt. 70 g des Fells werden in einem 2 mm dicken
Preßrahmen zwischen zwei 76 µm Polyesterfolien eingeschlossen und zu 2 mm dicken
Platten verpreßt, indem der "Sandwich" zunächst eine Minute ohne Anwendung von
Druck zwischen den Flächen einer zweiten auf 90°C vorgeheizten Presse aufgeheizt und
darauf 10 min bei einem Preßdruck von 200 kp/cm2 verpreßt wird. Danach wird der
"Sandwich" in der ersten auf 15°C wassergekühlten Presse 10 min bei einem Preßdruck
von 200 kp/cm2 gekühlt und anschließend aus dem Preßrahmen herausgeschnitten.
- b) Nun wird zur Ermittlung der optimalen Belichtungszeit für die Sockelbildung von der beidseitig mit Polyesterfolie belegten Platte ein Streifen von 4·24 cm abgeschnitten. Dieser Streifen wird durch Verschieben einer Maske zwischen 9 Belichtungsschritten von je 20 s stufenweise in einem BASF Nyloprint Belichter mit 20 W Nyloprint 2051 Röhren belichtet. Dabei entsteht auf dem Streifen ein Härtungsmuster aus zehn Abschnitten, dem die Belichtungszeiten 0, 20, 40, 60, 80, 100, 120, 140, 160 und 180 s entsprechen. Die Platte wird umgedreht und ein 1,5 cm breiter Mittelstreifen in der Längsrichtung abgedeckt. Der ganze Aufbau wird mit einer dünnen UV-transparenten Folie überdeckt, mit Vakuum an den Belichtungstisch angesaugt und 6 min lang belichtet. Die belichtete Platte wird entwickelt, indem die ungenügend vernetzten Bereiche im BASF Nyloprint Rundwascher bei 20°C mit einer Waschlösung aus einer 4:1 Mischung aus Tetrachlorethylen und n-Butanol ausgewaschen werden. 5 Minuten nach der einstündigen Trocknung bei 80°C im Umluftofen wird die Platte zur Fixierung in eine 0,4%ige Bromlösung getaucht und zur Neutralisierung 10 s lang in eine wäßrige Lösung von 1,15% Natriumthiosulfat/Natriumcarbonat getaucht. Anschließend wird 30 s mit deionisiertem Wasser gespült. Ausgewertet wird der Mittelstreifen der so behandelten Platte. Es wird die Belichtungszeit ermittelt, welche zur Ausbildung eines 1400 µm Sockels führt (= Rückseitenbelichtungszeit).
- c) Ein Stück eines wie unter a) hergestellten Platten-Sandwiches wird ganzflächig mit der unter b) ermittelten Belichtungszeit zur Bildung eines Plattensockels belichtet. Danach wird die Platte umgedreht, die Polyesterfolie entfernt und ein Testnegativ mit 4 Feldern aufgebracht. Die Belichtung der 4 Testfelder des Testnegativs erfolgt stufenweise unter Verwendung einer Schiebemaske. Das erste Feld wird 6 min belichtet, die Belichtungszeit der Felder 2-4 wird jeweils um eine Minute erhöht. Entwicklung und Fixierung der Platte erfolgt wie oben beschrieben. Danach wird die Platte auf beiden Seiten noch 6 min ganzflächig belichtet. Ermittelt wird die Belichtungszeit zur Erreichung eines Tonwerts von 2% (= Vorderseitenbelichtungszeit). Die Ergebnisse sind der Tabelle 8 zu entnehmen.
Claims (21)
1. Verbindungen der Formel I
worin R₁ C1-C18-Alkyl, Cyclopentyl oder Cyclohexyl bedeutet, und
R2 und R3 unabhängig voneinander für unsubstituiertes oder ein- bis vierfach mit Halogen,
C1-C4-Alkyl und/oder C1-C4-Alkoxy substituiertes Phenyl stehen, mit der Maßgabe, daß
wenn R2 und R3 mit Halogen substituiertes Phenyl bedeuten, R1 nicht Decyl ist.
2. Verbindungen nach Anspruch 1, worin R2 und R3 gleich sind.
3. Verbindungen nach Anspruch 2, worin R1 C1-C18-Alkyl, insbesondere C1-C8-Alkyl
oder Cyclohexyl bedeutet und R2 und R3 mit Chlor, C1-C4-Alkyl und/oder C1-C4-Alkoxy
substituiertes Phenyl sind.
4. Verbindungen nach Anspruch 2, worin R1 Cyclopentyl, Cyclohexyl, C1-C8-Alkyl oder
C12-C18-Alkyl bedeutet und R2 und R3 für mit Halogen substituiertes Phenyl stehen.
5. Verbindungen nach Anspruch 3, worin R1 C4-C8-Alkyl oder Cyclohexyl bedeutet.
6. Verbindungen nach Anspruch 2, worin R2 und R3 in 2,6- oder 2,4,6-Position
substituiertes Phenyl bedeuten.
7. Verbindungen nach Anspruch 2, worin R2 und R3 mit C1-C4-Alkoxy oder/und
C1-C4-Alkyl substituiertes Phenyl bedeuten.
8. Verbindungen nach Anspruch 7, worin R2 und R3 mit C1-C4-Alkoxy, insbesondere
Methoxy substituiertes Phenyl bedeuten.
9. Zusammensetzung enthaltend
- a) mindestens eine ethylenisch ungesättigte photopolymerisierbare Verbindung und
- b) als Photoinitiator mindestens eine Verbindung der Formel I wie in Anspruch 1 definiert.
10. Zusammensetzung nach Anspruch 9, die neben der Komponente (b) noch andere
Photoinitiatoren und/oder Additive enthält.
11. Zusammensetzung nach Anspruch 9, enthaltend 0,05-15, insbesondere 0,2-5 Gew.-%
der Komponente (b), bezogen auf die Zusammensetzung.
12. Zusammensetzung nach Anspruch 10, worin die zusätzlichen Photoinitiatoren
Verbindungen der Formel II
worin R₄ für Wasserstoff, C₁-C₁₈-Alkyl, C₁-C₁₈-Alkoxy, -OCH₂CH₂-OR₈, eine Gruppe
steht, worin n einen Wert von 2
bis 10 hat und G für den Rest
steht,
R₅ und R₆ unabhängig voneinander kWasserstoff, C₁-C₆-Alkyl, Phenyl, C₁-C₁₆-Alkoxy oder -O(CH₂CH₂O)m-C₁-:C₁₆-Alkyl, worin m für eine Zahl von 1-20 steht, bedeuten, oder R₅ und R₆ zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an welches sie gebunden sind, einen Cyclohexylring bilden,
R₇ Hydroxy, C₁-C₁₆-Alkoxy oder -O(CH₂CH₂O)m-C₁-C₁₆-Alkyl darstellt, wobei R₅, R₆ und R₇ nicht alle gleichzeitig C₁-C₁₆-Alkoxy oder -O(CH₂CH₂O)m-C₁-C₁₆-Alkyl bedeuten, und
R₈ Wasserstoff bedeutet, und/oder der Formel III worin R₉, R₁₀ und R₁₁ unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl bedeuten, oder Mischungen davon sind.
R₅ und R₆ unabhängig voneinander kWasserstoff, C₁-C₆-Alkyl, Phenyl, C₁-C₁₆-Alkoxy oder -O(CH₂CH₂O)m-C₁-:C₁₆-Alkyl, worin m für eine Zahl von 1-20 steht, bedeuten, oder R₅ und R₆ zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an welches sie gebunden sind, einen Cyclohexylring bilden,
R₇ Hydroxy, C₁-C₁₆-Alkoxy oder -O(CH₂CH₂O)m-C₁-C₁₆-Alkyl darstellt, wobei R₅, R₆ und R₇ nicht alle gleichzeitig C₁-C₁₆-Alkoxy oder -O(CH₂CH₂O)m-C₁-C₁₆-Alkyl bedeuten, und
R₈ Wasserstoff bedeutet, und/oder der Formel III worin R₉, R₁₀ und R₁₁ unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl bedeuten, oder Mischungen davon sind.
13. Zusammensetzung nach Anspruch 12, worin in der Formel II R5 und R6 unabhängig
voneinander C1-C6-Alkyl bedeuten, oder zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an welches
sie gebunden sind, einen Cyclohexylring bilden und R7 für Hydroxy steht.
14. Zusammensetzung nach Anspruch 12, worin der Anteil an Verbindungen der Formel I
im Gemisch mit Verbindungen der Formeln II und/oder III 5 bis 95%, bevorzugt 30 bis
70%, beträgt.
15. Zusammensetzung nach Anspruch 12, worin in den Verbindungen der Formel I R1
n-Butyl, i-Butyl oder 2,4,4-Trimethyl-pent-1-yl bedeutet, R2 und R3 gleich sind und
2,6-Dimethoxyphenyl oder 2,4,6-Trimethylphenyl bedeuten, und in den Verbindungen der
Formel II R5 und R6 gleich sind und für Methyl stehen und R7 Hydroxy oder i-Propoxy ist.
16. Zusammensetzung nach Anspruch 12 enthaltend Verbindungen der Formel I, in
welchen R1 n-Butyl, i-Butyl oder 2,4,4-Trimethyl-pent-1-yl bedeutet, R2 und R3 gleich
sind und 2,6-Dimethoxyphenyl oder 2,4,6-Trimethylphenyl bedeuten, und ein Gemisch
von Verbindungen der Formel III, in welchem Verbindungen der Formel III mit R9 und
R10 gleich Wasserstoff und R11 gleich Methyl zu 20% und Verbindungen der Formel III
mit R9, R10 und R11 gleich Methyl zu 80%, enthalten sind.
17. Verwendung von in Anspruch 1 definierten Verbindungen als Photoinitiatoren für die
Photopolymerisation ethylenisch ungesättigter Verbindungen.
18. Verfahren zur Photopolymerisation von Verbindungen mit ethylenisch ungesättigten
Doppelbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Zusammensetzung nach einem
der Ansprüche 9-16 mit Licht im Bereich von 200 bis 600 nm bestrahlt.
19. Verwendung einer Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 9-16 zur Herstellung
von Anstrichstoffen, insbesondere Weißlacken für Holz- und Metallanstriche oder
Klarlacken, zur Herstellung von buntpigmentierten Lacken, zur Herstellung von klaren
oder pigmentierten wäßrigen Dispersionen, zur Herstellung von Druckfarben, zur
Herstellung von dreidimensionalen Gegenständen durch Massenhärtung oder
Stereolithographie, zur Herstellung von Zahnfüllmassen, zur Herstellung von
Verbundwerkstoffen, zur Herstellung von Druckplatten, zur Herstellung von Masken für
den Siebdruck, zur Herstellung von Photoresists für gedruckte elektronische Schaltungen,
zur Herstellung von Klebstoffen, als Überzug für optische Fasern oder als Beschichtung
oder Versiegelung von elektronischen Bauteilen.
20. Verfahren nach Anspruch 18 zur Herstellung von Anstrichstoffen, insbesondere
Weißlacken für Holz- und Metallanstriche oder Klarlacken, zur Herstellung von
Anstrichstoffen für tageslichthärtbare Bautenanstriche und Straßenmarkierungen, zur
Herstellung von Verbundwerkstoffen, zur Herstellung von Druckplatten, zur Herstellung
von Masken für den Siebdruck, zur Herstellung von Photoresists für gedruckte
elektronische Schaltungen, zur Herstellung von Klebstoffen, zur Herstellung von
Überzugen für optische Fasern, zur Herstellung von Beschichtungen oder Versiegelungen
von elektronischen Bauteilen.
21. Verfahren nach Anspruch 18, das nach der Methode der Massenhärtung oder
Stereolithographie durchgeführt wird.
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