KR100871397B1

KR100871397B1 - 수용성 광개시제

Info

Publication number: KR100871397B1
Application number: KR1020060137508A
Authority: KR
Inventors: 정광춘; 조현남; 조남부; 유지훈; 김수한; 안광덕; 강종희
Original assignee: 주식회사 잉크테크
Priority date: 2006-12-29
Filing date: 2006-12-29
Publication date: 2008-12-02
Also published as: KR20080062119A; WO2008082224A1

Abstract

본 발명은 종래 지용성 광개시제의 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로, 벤조인 메틸 에테르계 광개시제를 기본으로 물에 대한 용해성을 촉진하는 이미다졸륨염을 도입하여 물에 대한 용해성과 고감도 광경화 반응성을 지닌 수용성 광개시제 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

수용성 광개시제, 이미다졸륨 염

Description

수용성 광개시제{Water-Soluble Photoinitiators}

본 발명은 수용성 광개시제에 관한 것으로, 보다 상세하게는 환경친화적 광경화 특성을 갖는 수용성 광경화 조성물 제조에 응용하기 위한 것이다. 종래의 광개시제에 비해 물에 대한 용해성을 대폭 증대시킨 이미다졸륨 염 이온성 액체 그룹이 도입된 새로운 수용성 광개시제의 제조와 응용에 관한 발명이다.

자외선을 이용한 광경화 반응은 오래 전부터 피막을 형성하는 표면 코팅 작업에 사용되었고, 특히 유기 용제를 사용하지 않고 조성물의 100% 고체화가 일어나게 되므로 수초 이내의 빠른 속도로 친환경적 코팅 작업이 가능하고, 에너지 사용이 대폭 절약되고 특수 용도에 적용 가능하여 현대 첨단 산업에 광경화 조성물이 매우 유용하다. 액체인 광경화 조성물에서 광개시제의 역할은 자외선을 조사하면 광개시제에 자유 라디칼을 생성하고, 이 라디칼이 중합반응을 개시하여 단량체의 광중합 반응으로 고체 상태의 고분자가 형성되어 광경화가 일어나게 된다. 이러한 광반응 역할 때문에 광개시제는 다양한 적용성이 알려진 각종 자외선 경화형 조성물을 이용한 코팅 및 도료, 접척제 등에 필수적인 조성 성분으로 사용된다. 광개시제의 제조 방법에 관해서는 미국특허 제4,691,058호, 제4,740,624호, 제4,347,111 호, 제4,477,681호, 일본특허 제03059890호, 제61236744호, 유럽특허 제94347호에 제시되어 있다.

종래부터 사용되어오던 대표적인 광 개시제인 오니윰계 광개시제는 유기 용매 및 단량체에 대한 용해도가 좋고 감광성, 안정성 등 우수한 물성을 가지므로 각종 코팅재료. 접착제, 감광성 수지 등의 광개시제로 널리 쓰이고 있다. 가장 대표적인 오니윰계 광개시제는 술포늄계, 암모니움계, 아이오도늄계가 이런 오니움계 광개시제는 자외선에 대한 흡수가 뛰어나고 열 안정성, 보관성, 광 민감성 등이 우수 하지만 유기용제성이고 물 대한 용해성이 매우 낮아서 수계 광개시제로 응용이 곤란하였다.(미국특허 제4,058,401호)

그러나 이들은 대부분 유성계 광경화 조성물에 적용되는 광개시제에 대한 내용이고, 현재의 첨단 제품 개발에 유용한 환경친화성이 더욱 개선된 우수한 수성계 광경화 조성물에 적용되는 광개시제가 필요한 실정이다. 기존의 유성계 광경화 조성물에 대하여 수성계 광경화 조성물은 환경친화성이 더욱 요구되는 작업환경과 인체에 근접한 곳에서 사용 가능하므로 많은 응용성이 기대된다.[C.A. Wall etal., Radtech Report, p 25, March 2004; [H. Noguchi and M. Shimomura, RadTech-Japan, Symp. Proceedings, "Aqueous UV Curable Ink for Ink Jet Printers"]. 따라서 일반적 광개시제의 낮은 수용성 문제 개선을 위한 광개시제에 친수성 작용기를 도입하는 연구가 진행되고 있고, 보다 적절한 수용성 광개시제의 발명을 위한 연구가 필요한 실정이다. (미국특허 제3,418,289호) [K. Kojima et al., Chem. Mater., 10, 3429 (1998); O. Nuyken and B. Boit, Makromol. Chem., 190, 1325 (1989)].

본 발명은 종래 지용성 광개시제의 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로 상세하게는 환경친화적 광경화 특성을 갖는 광개시제를 제공하고자 한다. 보다 구체적으로 본 발명은 기존 방향족 카르보닐 계통 광개시제로 잘 알려진 벤조인 에테르계 광개시제를 기본으로 물에 대한 용해성을 촉진하는 이미다졸륨 염 이온성 액체 그룹을 도입하여 물에 대한 용해성과 고감도 광경화 반응성을 지닌 수용성 광 개시제의 제조 방법에 관한 것이다.

또한 본 발명은 이를 이용한 수용성 광경화 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

즉, 본 발명은 기존의 광개시제에 비하여 높은 수용성과 함께 광경화 되는 자외선 파장 영역에서 흡수도가 높아서 광개시 효과, 즉 감광도가 우수하고 환경친화적 수용성 광경화계에서 사용될 수 있는 적절한 고감도 광경화 반응성을 지닌 수용성 광 개시제를 제공하고자 한다.

본 발명의 수용성 광개시제의 구조는 아래의 화학식(1)로 표시되고 자외선 파장영역에서 우수한 흡수를 갖고, 물에 대한 용해성이 높아 수용성인 광경화계에 적용되는 우수한 광개시제를 제공하게 된다.

[화학식 1]

(상기 화학식 1에서, Ar₁과 Ar₂는 서로 독립적으로 탄소수 5 ~ 20개의 방향족기, 알킬 또는 알콕시가 치환된 방향족기이고; R₁은 수소, 탄소 수 1 ~ 12개의 지방족 또는 지환족 알킬기, 탄소 수 1 ~ 12개의 지방족 또는 지환족 알콕시기, 탄소수 5 ~ 20개의 방향족기, 알킬 또는 알콕시가 치환된 방향족기이고; L은 탄소수 1 ~ 12개의 지방족 알킬렌 또는 지환족 알킬렌이거나, 알케닐렌, 또는 헤테로 원자를 함유하는 알킬렌기 또는 카르보닐기이며; Im은 하기 [화학식 2]이고; 상기 X는 불소, 염소, 브롬, BF^4-, PF^6-, SbF^6-, NO^3-, CF₃SO^3-, (CF₃SO₃)₂N^-, ArSO^3-, CF₃CO^2-, CH₃CO^2-에서 선택 되는 어느 하나이다.)

[화학식 2]

삭제

(상기 화학식 2에서, R₂는 수소, 탄소 수 1 ~ 20개의 지방족 또는 지환족 알킬기, 알킬렌옥시기, 알케닐기, OH, NH₂, CO₂H, 헤테로 원자를 함유하는 알킬기이다.)

본 발명에 따른 광개시제는 자외선 흡수가 우수하고 수용성계에서 사용할 정도의 우수한 수용성을 가지는 것을 특징으로 한다.

이하는 상기 [화학식 1]로 표시되는 수용성 광개시제의 제조방법에 대하여 설명한다.

상기 광개시제를 제조하기 위한 반응식은 다음과 같다.

[반응식 1]

(상기 반응식 1에서 Ar_1,Ar_2,R_1,L, Im 및 X는 화학식 1의 정의와 동일하다)

또한 상기 Im은 본 발명의 광개시제에 수용성을 부가하기 위하여 사용되는 기능기로서, 하기 [화학식 2]를 사용하는 것을 특징으로 한다.

[화학식 2]

삭제

보다 구체적으로 상기 화학식 2의 화합물은 1-메틸이미다졸, 1-부틸이미다졸, 1-아세틸이미다졸, 1-알릴이미다졸, 벤질이미다졸, 1-(트리메틸실릴)이미다졸, 1-(t-부틸다이메틸실릴)이미다졸, 1-비닐이미다졸, 1-(메시틸렌설포닐)이미다졸, 1-(p-톨루엔설포닐)이미다졸, 1-(3-아미노프로필)이미다졸, 1-페닐이미다졸, 1-(t-부톡시카르보닐)이미다졸, 1-(2-나프토일)이미다졸, 1-(다이메틸설파모닐)이미다졸, 1-(트리페닐메틸)이미다졸, 1-(2-하이드록시에틸)이미다졸, 1-(메틸다이티오카르보닐)이미다졸, 1-(트리메틸아세틸)이미다졸, 1-옥틸이미다졸 등이 사용될 수 있다.

상기 [반응식 1]에서 하기 [화학식 6]으로 표시되는 화합물은 하기의 [화학식 7]의 화합물을 출발물질로 사용하여 리간드(L)로서 탄소수 1 ~ 12개의 지방족 또는 지환족 알킬기, 알킬렌 옥시기, 알케닐기, 또는 헤테로 원자를 함유하는 알킬기 또는 카르보닐기를 갖는 화합물을 반응시킨 후, 할로겐기를 갖는 화합물을 부가하여 제조할 수 있으며 이를 반응식으로 나타내면 하기 [반응식 2]와 같다.

[화학식 6]

[화학식 7]

[반응식 2]

(상기 식에서, Ar₁과 Ar₂, R₁, L, X 는 상기와 동일하다.)

상기 반응식 2에서 상기 [화학식 7]의 화합물의 구체적인 예로는 벤조인메틸 이서, 벤조인에틸이서, 벤조인이소프로필이서, 벤조인이소부틸이서 등이 사용될 수 있으며, L은 구체적으로는 파라포름알데히드, 아세트알데하이드, 데실알데하이드 등이 사용 가능하며, 할로겐기(X^-)를 부여하는 화합물로는 클로로아세틸클로라이드, 브로모아세틸클로라이드, 브로모아세틸브로마이드, 트리플로로아세틸클로라이드, 다이클로로아세틸클로라이드, 트리브로모아세틸클로라이드 등이 사용될 수 있다.

이하는 본 발명에 의해 제조될 수 있는 수용성 광개시제의 대표적인 일예를 나타내며, 이들은 환경친화적이고 안정하며 무취의 이온성 액체로서 잘 알려진 이미다졸륨 염이 함유된 광개시제 화합물을 구체적으로 예시하나, 본 발명이 여기에 표시된 대표적 구조의 화합물의 예에만 한정되지는 않는 것은 물론이다.

[구조식 1]

[구조식 2]

(상기 구조식에서 R₂ 및 X는 상기와 같다.)

본 발명의 광개시제는 종래의 광개시제에 비해 보관성, 열 안정성, 냄새가 없어 환경 안정성이 우수하고, 수용성과 광개시 감도가 우수한 특징이 있다. 특히 200 ~ 400nm 파장의 자외선 흡수가 우수하여 수용성 감광성 수지 조성물에 본 발명의 광 개시제를 광경화 반응성 물질 중량대비 0.01 ~ 20 중량% 첨가 시켜 제조하면 우수한 수용성 감광성 수지 조성물을 제조 할 수 있다.

이하, 본 발명을 아래의 실시 예에 의해서 더욱 구체적으로 설명하기로 한다. 단, 본 실시 예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시 예에 의해 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

α-메틸올벤조인메틸에테르[α-methylolbenzoin methyl ether(MBME)]합성

환류장치가 장착된 500 ml의 둥근 바닥 플라스크에 KOH (4.00 g, 0.071 mol) 을 에탄올 4 ml에 용해시킨 후 디메틸술폭사이드(DMSO) 200 ml를 첨가하였다. 벤조인메틸이서(BME) 30.00 g (0.13 mol)과 파라포름알데히드 5.00 g (0.16 mol)을 넣고 질소 기류 하에 40℃에서 3시간 동안 반응시켰다. 반응물을 상온으로 냉각 시키고 묽은 염산으로 중화 시킨 후 염화나트륨 포화 수용액을 가한 다음 에틸아세테이트로 추출하였다. 용매를 증류하고 냉각시킨 결과 무색의 결정체가 생성되었고 여과 건조하여 α-메틸올벤조인메틸에테르[α-methylolbenzoin methyl ether (MBME)]를 수득하였다.

수율 : 25.8 g (86 %), mp 70 ℃

¹H NMR (CDCl₃-d₆, 200MHz) 8.0 (d, 2H), 7.5~7.3 (m, 8H), 4.4 (d, 1H), 4.1 (d, 1H), 3.4 (s, 3H).

[반응식 3]

[실시예 2]

메틸올벤조인메틸이서클로로아세테이트[methylol benzoin methyl ether chloroacetate] (CABME) 합성

적가장치가 장착된 250 ml의 둥근 바닥 플라스크에서 실시 예1에서 합성된 MBME 25.00 g (0.092 mol)을 200ml의 테트라히드로퓨란 (THF)에 용해시키고 트리에틸아민 9.20 g (0.092 mol)을 가한 다음 얼음 냉탕에서 2시간 교반 하였다. 적가장치를 이용하여 클로로아세틸클로라이드 12.47 g (0.11 mol)을 서서히 가하고 얼음 냉탕에서 6시간 교반 하며 반응 시켰다. 반응 종료 후 클로로포름으로 추출하여 분리하였다. 용매 제거 후 잔여물을 노르말헥산/에틸아세테이트(15:1, v/v)에서 칼럼으로 분리 정제하여 무색의 결정체인 메틸올벤조인메틸에테르클로로아세테이트(methylol benzoin methyl ether chloroacetate, CABME)를 수득하였다.

수율 : 25.4g (81 %), mp 48 ℃.

¹H NMR (CDCl₃-d₆, 200MHz) 7.9 (d, 2H), 7.4~7.3 (m, 8H), 5.1 (d, 1H), 4.7 (d, 1H), 4.0 (d, 2H), 3.4 (s, 1H).

[반응식 4]

[실시예 3]

이미다졸륨 염 함유 광개시제 ( MImABME ) 합성

둥근 바닥 플라스크에 실시 예 2에서 합성된 메틸올벤조인메틸에테르클로로아세테이트(CABME) (25.0 g, 0.075 mol)를 디메틸술폭시드(DMSO) 50ml에 용해시키고 1-메틸이미다졸(MIm) 6.13 g (0.090 mol)을 가했다. 50℃에서 24시간 교반 하여 반응 시켰다. 반응 종료 후 용매를 증발 시키고 잔류물질을 과량의 에틸에테르에 침전 시켰다. 다시 메탄올에 용해하여 에틸에테르에 3차례 침전시켜 약간 노란색의 고체 이미다졸륨 염 광개시제 MImABME을 제조하였다.

수율 : 27.7g (86 %).

¹H NMR (DMSO-d₆, 200MHz) 8.7 (s, 1H), 8.0 (d, 2H), 7.7~7.5 (m, 10H), 5.2 (m, 4H), 4.1 (s, 3H), 3.5 (s, 3H).

[반응식 5]

[실시예 4]

α-메틸올벤조인이소부틸에테르[α-methylol BIBE (MBIBE)]합성

상기에서 기술한 실시 예 1에서 벤조인 알킬 에테르(BME) 대신 벤조인이소부틸이서(BIBE)를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 α-메틸올벤조인이소부틸에테르(α-methylol BIBE (MBIBE))를 합성하였다.

¹H NMR (CDCl₃-d₆, 200MHz) 7.9 (d, 2H), 7.5 (m, 8H), 4.9 (s,1H), 4.2 (m,2H), 3.6 (m, 2H), 1.79 (m, 1H), 0.9 (m, 6H).

[반응식 6]

[실시예 5]

메틸올벤조인이소부틸에테르클로로아세테이트[ methylol BIBE chloroacetate (CABIBE)] 합성

상기 실시예 4를 이용하여 실시예 2와 동일한 제조방법으로 메틸올벤조인이소부틸에테르클로로아세테이트(methylol BIBE chloroacetate, CABIBE)를 합성하였다.

¹H NMR (CDCl₃-d₆, 200MHz) 7.9 (d, 2H), 7.5 (m, 8H), 5.18~4.7 (m, 2H), (d, 2H), 3.7~3.1 (m, 2H), 1.8 (m, 1H), 0.9 (m, 6H).

[반응식 7]

[실시예 6]

이미다졸륨 염 함유 광개시제 MImABIBE 합성

실시 예 5에서 합성된 CABIBE (25.0 g, 0.075 mol)를 DMSO 50ml에 용해시키고 1-메틸이미다졸(MIm) 6.13 g (0.090 mol)을 가했다. 50℃에서 24시간 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후 용매를 증발 시키고 잔류물질을 과량의 에틸에테르에 침전 시켰다. 다시 메탄올에 용해하여 에틸에테르에 3회 침전시켜 약간 노란색의 고체 이미다졸륨 염 광개시제 MImABIBE을 제조하였다.

수율 : 25.50g (74%)

¹H NMR (CDCl₃-d₆, 200MHz) 9.0 (s, 1H), 7.9 (d, 2H), 7.6~7.2 (m, 10H), 5.2 (m,4.0 (m, 2H), 3.8 (s, 3H), 3.6 (m, 2H), 1.9 (m, 1H), 1.0 (m, 6H).

[반응식 8]

[실시예 7]

이미다졸륨 염 함유 광개시제 BImABIBE 합성

실시 예 5에서 합성된 CABIBE (3.5g, 0.0093mol)를 DMSO 10에 용해시키고 1-부틸이미다졸(BIm) 2.32 g (0.019 mol)을 가했다. 50℃에서 24시간 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후 용매를 증발 시키고 잔류물질을 과량의 에틸에테르에 침전시켰다. 다시 메탄올에 용해하여 에틸에테르에 3회 재침전시켜 약간 노란색의 고체 이미다졸륨 염 광개시제 BImABIBE을 제조하였다. 수율 : 2.90 g (62 %).

[반응식 9]

[실시예 8]

광개시제의 광흡수도 및 용해도 측정

실시예 6에서 합성한 이미다졸륨 염 광 개시제(MImABIBE)에 대하여 자외선 영역의 광흡수도를 측정하였고, 또한 현재 상품화 되어 있는 비수용성이고 지용성인 벤조인이서계 광개시제인 BIBE와 BME의 자외선 영역 광흡수도를 측정 비교하였다. 기존 벤조인에테르 또는 방향족 카르보닐계 광개시제와 유사하게 본 이온성 액체 함유 광개시제는 방향족 발색단에 의한 최대 광흡수도가 260nm의 파장에서 일어나고, 방향족 카르보닐기에 의한 광흡수가 다소 미약하게 290-300nm 파장에서 일어나고 400nm까지 흡수꼬리가 관찰되었다.

실시예 3 (MImABME)과 실시예 6 (MImABIBE)에서 합성한 이미다졸륨 염 광개시제를 아세톤, 클로로포름, 디메틸술폭사이드(DMSO), 메탄올 등의 유기 용매와 비이온성 물(DI water)에 대한 용해도 특성을 평가하여 [표 1]에 정리하였다. 실시예 6에서 합성된 이미다졸륨 염 광개시제는 비이온성 물 0.5g에 대해 0.5g의 높은 용해도[고용해성]를 보였다.

[표 1] 광개시제의 용해성 및 수용성 비교

[실시예 9] 광경화 반응 특성 측정 (1)

실시예3과 실시예6 에서 합성한 이미다졸륨 염 광개시제 MImABME와 MImABIBE를 현재 상품화 된 유기 용제성 벤조인이서계 광개시제인 벤조인 메틸이서(BME)와 비교하여 광경화 반응에 대한 특성을 분석하였다. 본 발명에서 제조한 광개시제의 특성을 평가하기 위하여 광경화 반응 평가장비로서 200W 수은등이 장착된 미국 TA Instruments사의 Model DSC 2910과 결합시킨 시차광열량계(Differential Photocolorimeter, DPC)를 이용하였다. 광반응에 따른 발열량 곡선으로 광반응성에 대하여 분석한 결과 수초 내에 빠른 경화반응이 일어 났으며, 유리판이나 고분자 필름상에 도포된 시료의 액체 점성 막이 완전히 경화되어 고체 막으로 형성되었다. 광반응 특성은 MImABME와 MImABIBE가 모두 기존 지용성 광개시제 BME와 유사한 결과를 나타내었다.

일반적으로 수용성계 광경화 반응에 자주 사용되는 다관능성 단량체인 Trimethylolpropane ethoxy (EO), 3 triacrylate (TMPEOTA) 1.00g 을 합성한 수용성 광개시제 MImABME와 MImABIBE 및 유사한 구조의 기존 광 개시제인 BME를 각각 5wt% (0.050 g) 되게 배합하여 메탄올 0.20ml에 용해하였다. 메탄올에 잘 혼합된 시료 30 mg을 분취하여 실온의 시료 팬에서 용매를 증발시키고, DPC 장치를 이용하여 점성의 액체 광반응성 시료를 광조사하여 광반응 경향에 대하여 분석한 결과 기존의 유기 용제 가용성 BME 광개시제와 유사하거나 개선된 광반응성을 나타내었다.

[실시예 10] 광경화 반응 특성 측정 (2)

수용성 단량체인 3-히드록시프로필 아크레이트(3-HPA)와 일본의 기업체에서 제공 받은 2 종의 수용성 단량체[상품명 Phosmer]는 acid phosphoxy polyoxyethylene glycol mono-methacrylate (Phosmer-PE), acid phosphoxy polyoxypropylene glycol mono-methacrylate (Phosmer-PP)를 각각 1.00g과 앞에서 합성한 수용성 광개시제 MImABME, MImABIBE를 각각 5wt% (0.050 g) 되게 배합하여 비이온성 물 0.30ml에 용해하였다. 물에 잘 혼합된 광반응 시료 30 mg을 분취하여 시료 팬을 60 ℃ 오븐에서 5분간 건조 한 후, 남은 점성의 시료를DPC 장치를 이용하여 광조사 하였다. 광반응에 따른 발열량 곡선으로 광반응성에 대하여 분석한 결과 기존의 BME 광개시제와 유사하거나 개선된 광반응성을 나타내었다.

[실시예 11] 수용성 광개시 중합계의 필름 형성

상기 실시예 10에서 기술한 수용성 단량체인 3-히드록시프로필 아크레이트(3-HPA)와 2 종의 포스머를 각각3.00g과 합성한 수용성 광개시제 MImABME, MImABIBE를 각각 5wt% (0.15 g) 되게 배합하여 비이온성 물 1.0ml에 용해하였다. 물에 잘 혼합된 시료를 유리판 위에 도포하여 두께 1.0mm 되게 막을 만들고, 60 ℃ 오븐에서 5분간 건조 한 후, 250W자외선 노광기를 이용하여 60초간 광경화 반응시킨 결과 표면의 상태가 매끈하고 딱딱하게 경화되어 기존의 지용성 BME 광개시제 사용의 경우와 유사하게 연성의 투명한 광경화된 고분자 막이 형성되었다.

[실시예 12] 분광분석기의 광흡수 변화에 따른 광반응성 평가

상기 실시예 11에서 기술한 수용액 광반응 시료를 석영판에 도포하고 60 ℃ 오븐에서 5분간 건조 시켜 광반응성 박막 시료를 만들었다. 250W자외선 노광기에서 시료를 노광하여 노광량에 따른 광흡수도의 변화를 UV/VIS 분광기(일본 JASCO Model V530)로 분석하여 광반응속도를 조사하였다. 기존의 벤조인이서 광개시제 BME, BIBE와 합성된 수용성 광개시제MImABME, MImABIBE의 광반응 속도를 표2에 비교하여 도시하였다. 모든 광반응 시료가 광개시제의수용성/지용성에 무관하게 유사한 광반응성을 보이는 것으로 나타났다.

[표2] UV 흡수 변화에 따른 광반응 속도(단위: 초)

본 발명에 따라 제공된 이온성 액체가 함유된 수용성 광개시제는 무취성, 보관성, 열안정성, 환경안정성이 우수하고, 종래의 광개시제에 비해 수용성이 대폭 증대되어 환경친화적 광경화 특성을 갖는 수용성 광경화 조성물 제조에 이용 가능하다. 기존의 유성계 광경화 조성물에 대하여 수성계 광경화 조성물은 환경친화성이 더욱 요구되는 작업환경과 인체에 근접한 곳에서 사용 가능하므로 많은 응용성이 있다.

Claims

하기 [화학식 1]로 표시되는 수용성 광개시제.

[화학식 1]

(상기 화학식 1에서, Ar₁과 Ar₂는 서로 독립적으로 탄소수 5 ~ 20개의 방향족기, 알킬 또는 알콕시가 치환된 방향족기이고; R₁은 수소, 탄소 수 1 ~ 12개의 지방족 또는 지환족 알킬기, 탄소 수 1 ~ 12개의 지방족 또는 지환족 알콕시기, 탄소수 5 ~ 20개의 방향족기, 알킬 또는 알콕시가 치환된 방향족기이고; L은 탄소수 1 ~ 12개의 지방족 알킬렌 또는 지환족 알킬렌이거나, 알케닐렌, 또는 헤테로 원자를 함유하는 알킬렌기 또는 카르보닐기이며; Im은 하기 [화학식 2]이고; 상기 X는 불소, 염소, 브롬, BF^4-, PF^6-, SbF^6-, NO^3-, CF₃SO^3-, (CF₃SO₃)₂N^-, ArSO^3-, CF₃CO^2-, CH₃CO^2-에서 선택 되는 어느 하나이다.)

[화학식 2]

(상기 화학식 2에서, R₂는 수소, 탄소 수 1 ~ 20개의 지방족 또는 지환족 알킬기, 알킬렌옥시기, 알케닐기, OH, NH₂, CO₂H, 헤테로 원자를 함유하는 알킬기이다.)
하기 [화학식 6]의 화합물과, 하기 [화학식 3]의 화합물을 반응시키는 것을 포함하는 하기 [화학식 1]의 수용성 광개시제의 제조방법.

[화학식 1]

[화학식 6]

[화학식 3]

(상기 화학식 1 및 6에서, Ar_1,Ar_2,R_1,L, Im 및 X는 제1항의 화학식 1의 정의와 동일하고, 화학식 3에서 R₂는 수소, 탄소 수 1 ~ 20개의 지방족 또는 지환족 알킬기, 알킬렌옥시기, 알케닐기, OH, NH₂, CO₂H, 헤테로 원자를 함유하는 알킬기이다.)
제 2항에 있어서,

상기 [화학식 1]은 하기 [반응식 5]에 나타낸 메틸올벤조인메틸에테르클로로아세테이트와 1-메틸이미다졸을 반응시키는 것을 특징으로 하는 수용성 광개시제의 제조방법.

[반응식 5]
제 2항에 있어서,

상기 [화학식 1]은 하기 [반응식 8]에 나타낸 메틸올벤조인이소부틸에테르클로로아세테이트와 1-메틸이미다졸을 반응시키는 것을 특징으로 하는 수용성 광개시제의 제조방법.

[반응식 8]
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제 1 항에 있어서,

상기 Im은 1-메틸이미다졸, 1-부틸이미다졸, 1-아세틸이미다졸, 1-알릴이미다졸, 벤질이미다졸, 1-(트리메틸실릴)이미다졸, 1-(t-부틸다이메틸실릴)이미다졸, 1-비닐이미다졸, 1-(메시틸렌설포닐)이미다졸, 1-(p-톨루엔설포닐)이미다졸, 1-(3-아미노프로필)이미다졸, 1-페닐이미다졸, 1-(t-부톡시카르보닐)이미다졸, 1-(2-나프토일)이미다졸, 1-(다이메틸설파모닐)이미다졸, 1-(트리페닐메틸)이미다졸, 1-(2-하이드록시에틸)이미다졸, 1-(메틸다이티오카르보닐)이미다졸, 1-(트리메틸아세틸)이미다졸, 1-옥틸이미다졸에서 선택되는 것을 특징으로 하는 수용성 광개시제.
제 1 항에 있어서,

Ar₁ 및 Ar₂는 페닐인 것을 특징으로 하는 수용성 광개시제.
제 1 항에 있어서,

R₁은 메틸, 에틸, n-프로필 및 i-프로필, 부틸로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 수용성 광개시제.
제 1 항에 있어서,

-L-Im⁺X^-은 하기 구조의 치환체로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 수용성 광개시제.

(n은 1 내지 5의 정수이다.)
제 1항 및 제 6항 내지 제 9항에서 선택되는 어느 한 항에 따른 수용성 광개시제를 0.1 ~ 20 중량% 포함하는 수용성 감광성 수지 조성물.