PL244289B1 - Układ fotoinicjujący polimeryzację rodnikową akrylanów i jego zastosowanie - Google Patents

Układ fotoinicjujący polimeryzację rodnikową akrylanów i jego zastosowanie Download PDF

Info

Publication number
PL244289B1
PL244289B1 PL438370A PL43837021A PL244289B1 PL 244289 B1 PL244289 B1 PL 244289B1 PL 438370 A PL438370 A PL 438370A PL 43837021 A PL43837021 A PL 43837021A PL 244289 B1 PL244289 B1 PL 244289B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
sensitizer
formula
initiator
acrylates
radical polymerization
Prior art date
Application number
PL438370A
Other languages
English (en)
Other versions
PL438370A1 (pl
Inventor
Paulina Bednarczyk
Alicja Balcerak
Original Assignee
Univ West Pomeranian Szczecin Tech
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Univ West Pomeranian Szczecin Tech filed Critical Univ West Pomeranian Szczecin Tech
Priority to PL438370A priority Critical patent/PL244289B1/pl
Publication of PL438370A1 publication Critical patent/PL438370A1/pl
Publication of PL244289B1 publication Critical patent/PL244289B1/pl

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00Processes of polymerisation
    • C08F2/46Polymerisation initiated by wave energy or particle radiation
    • C08F2/48Polymerisation initiated by wave energy or particle radiation by ultraviolet or visible light
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/24Crosslinking, e.g. vulcanising, of macromolecules
    • C08J3/242Applying crosslinking or accelerating agent onto compounding ingredients such as fillers, reinforcements
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/0008Organic ingredients according to more than one of the "one dot" groups of C08K5/01 - C08K5/59
    • C08K5/0025Crosslinking or vulcanising agents; including accelerators
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/16Nitrogen-containing compounds
    • C08K5/34Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring
    • C08K5/3412Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring having one nitrogen atom in the ring
    • C08K5/3415Five-membered rings
    • C08K5/3417Five-membered rings condensed with carbocyclic rings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/16Nitrogen-containing compounds
    • C08K5/34Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring
    • C08K5/3412Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring having one nitrogen atom in the ring
    • C08K5/3432Six-membered rings
    • C08K5/3435Piperidines
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/36Sulfur-, selenium-, or tellurium-containing compounds
    • C08K5/45Heterocyclic compounds having sulfur in the ring
    • C08K5/46Heterocyclic compounds having sulfur in the ring with oxygen or nitrogen in the ring
    • C08K5/47Thiazoles
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/55Boron-containing compounds

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polymerisation Methods In General (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest układ fotoinicjujący polimeryzację rodnikową akrylanów, według wynalazku składający się z sensybilizatora i koinicjatora, który charakteryzuje się tym, że sensybilizator, będący pochodną kwasu kwadratowego ma postać o wzorze I, a koinicjator będący pochodną soli N-alkoksylowej ma strukturę o wzorze II. Pochodną kwasu kwadratowego stanowi donor elektronu, a sól N-alkoksylowa jest akceptorem elektronu. Przedmiotem zgłoszenia jest też zastosowanie układu fotoinicjującego polimeryzację rodnikową akrylanów, według wynalazku, składającego się z sensybilizatora i koinicjatora do fotosieciowania filmów polimerowych na bazie akrylanów, który charakteryzuje się tym, że sensybilizator ma postać o wzorze I, a koinicjator ma strukturę o wzorze II, zaś układ dodaje się w ilości 0,1 do 10% wagowych w stosunku do wszystkich składników kompozycji fotoutwardzalnej. Inicjowanie reakcji polimeryzacji wymaga naświetlania filmu polimerowego i przebiega w temperaturze pokojowej.

Description

Opis wynalazku
Wynalazek dotyczy układu fotoinicjującego polimeryzację rodnikową i jego zastosowania zwłaszcza do zastosowania w przypadku fotoutwardzania cienkich filmów polimerowych na bazie akrylanów, jak np.: kleje, wypełnienia stomatologiczne, farby drukarskie, lakiery i inne powłoki z tworzyw sztucznych.
Fotopolimeryzacja odgrywa istotną rolę w produkcji różnego rodzaju tworzyw polimerowych o pożądanych właściwościach użytkowych. Wzrastające zainteresowanie procesami fotoinicjowanej polimeryzacji rodnikowej wynika z szeregu zalet tej technologii, wśród których wymienić można, np.: wysoką wydajność reakcji, energooszczędność oraz możliwość stosowania bezrozpuszczalnikowych kompozycji polimeryzujących. Procesy polimeryzacji rodnikowej inicjowanej fotochemicznie odgrywają bardzo ważną rolę w opracowywaniu nowych klejów, lakierów, powłok fotoutwardzalnych, druku 3D, farb drukarskich, hydrożeli wypełnień stomatologicznych i wielu innych (J. Ortyl, M. Topa, I. Kamińska-Borek, R. Popielarz, Mechanism of interaction of aminocoumarins with reaction medium during cationic photopolymerization of triethylene glycol divinyl ether, Eur. Polym. J., 2019, 116, 45-55).
Istotną rolę w procesie fotoinicjowanej polimeryzacji rodnikowej odgrywają układy fotoinicjujące. Etap inicjacji reakcji polimeryzacji wymaga zwykle zastosowania odpowiedniego fotoinicjatora. Wprowadzenie do układu fotoinicjującego barwnika jako absorbera promieniowania umożliwia przesunięcie czułości fotoinicjatora w kierunku fal dłuższych. Poszukiwanie nowych, wysokowydajnych układów fotoinicjujących jest przedmiotem zainteresowania szerokiej grupy naukowców (A. Balcerak, J. Kabatc, The photooxidative sensitization of bis( p-substituted diphenyl)iodonium salts in the radical polymerization of acrylates, RSC Adv., 2019, 9, 28490).
W zależności od ilości składników, układy fotoinicjujące można podzielić na trzy grupy: jednoskładnikowe, dwuskładnikowe oraz wieloskładnikowe. W literaturze opisanych jest wiele przykładów dwuskładnikowych układów fotoinicjujących składających się z barwnika pełniącego rolę absorbera promieniowania (sensybilizator) oraz koinicjatora jako donora lub akceptora elektronu (J. Lalevee, M. A. Tehfe, F. Morlet-Savary, B. Graff, X. Allonas and J. P. Fouassier, Radical photopolymerization reactions under air upon lamp and diode laser exposure: The input of the organosilane radical chemistry, Prog. Org. Coat., 2011, 70, 83-90). Rolę absorbera promieniowania w dwuskładnikowym układzie fotoinicjującym polimeryzację rodnikową mogą pełnić barwniki ksantenowe, ketokumaryny, barwniki ksantenowe oraz skwaryny. Barwniki skwarynowe zyskują na znaczeniu z uwagi na absorpcję promieniowania również w zakresie widzialnym. Związki te zaliczane są do grupy barwników polimetinowych i otrzymywane są w wyniku reakcji kondensacji kwasu kwadratowego z różnymi związkami elektronodonorowymi, jak np.: benzotiazole, indole czy azuleny. Charakterystyczną cechą tych związków są wysokie molowe współczynniki ekstynkcji oraz wysokie wartości wydajności kwantowej fluorescencji, a także fotostabilność (L. Hu, Z. Yan, H. Xu, Advances in synthesis and application of near-infrared absorbing squaraine dyes, RSC Adv., 2013, 3, 7667-7676). Popularnymi związkami pełniącymi rolę koinicjatorów w układach fotoinicjujących są sole N-alkoksoniowe. Jedną z metod otrzymywania tego typu związków jest reakcja N-tlenku heterocyklicznej zasady z czynnikiem alkilującym. W literaturze można znaleźć wiele przykładów syntezy nowych soli N-alkoksoniowych (E. D. Lorance, W. H. Kramer, I. R. Gould, Kinetics of reductive N-O bond fragmentation: The role of a conical intersection, J. Am. Chem. Soc., 2002, 124, 15225-15238).
Dwuskładnikowe układy fotoinicjujące składające się z różnych 1,3-bis[p-podstawionych pochodnych (fenyloamino)]skwaryny jako sensybilizatora oraz komercyjnie dostępnego koinicjatora w postaci tetrafluoroboranu N-metoksy-4-fenylopirydyniowego opisuje w publikacji Kabatc i współautorzy. Stopień konwersji monomeru w tym przypadku zawiera się w przedziale od 20% do około 68% (J. Kabatc, K. Kostrzewska, K. Jurek, M. Kozak, A. Balcerak, Ł. Orzeł, New squaraine-based two-component initiation systems for UV-blue light induced radical polymerization: Kinetic and time-resolved laser spectroscopy studies, J. Polym. Sci., Pad A: Polym. Chem., 2017, 55, 471-484). W artykule Recent advances on squaraine-based photoinitiators of polymerization Giacoletto i współpracownicy opisują ostatnie doniesienia dotyczące układów fotoinicjujących składających się z barwnika skwarynowego jako sensybilizatora oraz różnych związków pełniących rolę koinicjatorów. Zespół badawczy określa efektywność fotoinicjatorów opartych na skwarynach (N. Giacoletto, M. Ibrahim-Ouali, F. Dumur, Recent advances on squaraine-based photoinitiators of polymerization, Eur. Polym. J., 2021, 150, 110427).
Problemem technicznym dotychczasowych rozwiązań jest ograniczona ilość fotoinicjatorów rodnikowych, stąd prezentowany w niniejszym wynalazku układ inicjujący poszerza spektrum skutecznych fotoinicjatorów polimeryzacji rodnikowej akrylanów.
Układ fotoinicjujący polimeryzację rodnikową akrylanów, według wynalazku składający się z sensybilizatora i koinicjatora, charakteryzuje się tym, że sensybilizator, będący pochodną kwasu kwadratowego ma postać o wzorze I a koinicjator będący pochodną soli N-alkoksylowej ma strukturę o wzorze II. Pochodna kwasu kwadratowego stanowi donor elektronu a sól N-alkoksylowa jest akceptorem elektronu.
Zastosowanie układu fotoinicjującego polimeryzację rodnikową akrylanów, według wynalazku, składającego się z sensybilizatora i koinicjatora do fotosieciowania filmów polimerowych na bazie akrylanów, charakteryzuje się tym, że sensybilizator ma postać o wzorze I a koinicjator ma strukturę o wzorze II, zaś układ dodaje się w ilości 0,1 do 10% wagowych w stosunku do wszystkich składników kompozycji fotoutwardzalnej. Inicjowanie reakcji polimeryzacji wymaga naświetlania filmu polimerowego i przebiega w temperaturze pokojowej.
Zaletą wynalazku jest uzyskanie układu, który umożliwia szybkie usieciowanie cienkich filmów polimerowych na bazie akrylanów i otrzymania dobrych właściwości usieciowanych polimerów.
Wynalazek ilustrują bliżej poniższe przykłady wykonania i rysunek, na którym wskazano wzory sensybilizatora (wzór I) i koinicjatora (wzór II).
Przykład 1
Układ fotoinicjujący polimeryzację zawierający sensybilizator o strukturze określonej wzorem I o stężeniu 0,1% wag. i koinicjator o wzorze II o stężeniu 1% wag. oraz rozpuszczalnik 1-metylo-2-pirolidon (MP) w ilości 0,2 ml, który zastosowano w kompozycji akrylanowej składającej się z 1 ml oligomeru uretanoakrylanowego (Ebecryl 4859, Allex) i 0,8 ml triakrylanu 2-etylo-2-(hydroksymetylo)-1,3-propanodiolu (TMPTA). Przygotowaną mieszaninę układu fotoinicjującego i kompozycji akrylanowej rozprowadzono w postaci cienkiego filmu polimerowego przy pomocy aplikatora szczelinowego o grubości warstwy 120 μm (Byk, Gardner) a następnie utwardzono przy pomocy lampy OmniCure S2000 (Lumen Dynamics Group Inc.) emitującej promieniowanie z zakresu 300-600 nm o natężeniu 50 mWxcm-2. Po kilku sekundach obserwuje się utwardzenie filmu polimerowego z utworzeniem potencjalnej powłoki lakierowej.
Przykład 2
Układ fotoinicjujący polimeryzację zawierający sensybilizator o strukturze określonej wzorem I o stężeniu 0,3% wag. i koinicjator o wzorze II o stężeniu 1% wag. oraz rozpuszczalnik 1-metylo-2-pirolidon (MP) w ilości 0,2 ml, który zastosowano w kompozycji akrylanowej składającej się z 1 ml oligomeru uretanoakrylanowego (Ebecryl 4859, Allex) i 0,8 ml triakrylanu 2-etylo-2-(hydroksymetylo)-1,3-propanodiolu (TMPTA). Przygotowaną mieszaninę układu fotoinicjującego i kompozycji akrylanowej rozprowadzono w postaci cienkiego filmu polimerowego przy pomocy aplikatora szczelinowego o grubości warstwy 120 μm (Byk, Gardner) a następnie utwardzono przy pomocy lampy OmniCure S2000 (Lumen Dynamics Group Inc.) emitującej promieniowanie z zakresu 300-600 nm o natężeniu 50 mWxcm-2. Po kilku sekundach obserwuje się utwardzenie filmu polimerowego z utworzeniem potencjalnej powłoki lakierowej.
Przykład 3
Układ fotoinicjujący polimeryzację zawierający sensybilizator o strukturze określonej wzorem I o stężeniu 0,3% wag. i koinicjator o wzorze II o stężeniu 2% wag. oraz rozpuszczalnik 1-metylo-2-pirolidon (MP) w ilości 0,2 ml, który zastosowano w kompozycji akrylanowej składającej się z 1 ml oligomeru uretanoakrylanowego (Ebecryl 4859, Allex) i 0,8 ml triakrylanu 2-etylo-2-(hydroksymetylo)-1,3-propanodiolu (TMPTA). Przygotowaną mieszaninę układu fotoinicjującego i kompozycji akrylanowej rozprowadzono w postaci cienkiego filmu polimerowego przy pomocy aplikatora szczelinowego o grubości warstwy 120 μm (Byk, Gardner) a następnie utwardzono przy pomocy lampy OmniCure S2000 (Lumen Dynamics Group Inc.) emitującej promieniowanie z zakresu 300-600 nm o natężeniu 30 mWxcm-2. Po kilku sekundach obserwuje się utwardzenie filmu polimerowego z utworzeniem potencjalnej powłoki lakierowej.

Claims (2)

1. Układ fotoinicjujący polimeryzację rodnikową akrylanów składający się z sensybilizatora i koinicjatora, znamienny tym, że sensybilizator ma postać o wzorze I a koinicjator ma strukturę o wzorze II.
2. Zastosowanie układu fotoinicjującego polimeryzację rodnikową akrylanów składającego się z sensybilizatora i koinicjatora do fotosieciowania filmów polimerowych na bazie akrylanów, znamienne tym, że sensybilizator ma postać o wzorze I a koinicjator ma strukturę o wzorze II, zaś układ dodaje się w ilości 0,1 do 10% wagowych w stosunku do wszystkich składników kompozycji fotoutwardzalnej, a sieciowanie prowadzi się z użyciem promieniowania UV i w temperaturze pokojowej.
PL438370A 2021-07-07 2021-07-07 Układ fotoinicjujący polimeryzację rodnikową akrylanów i jego zastosowanie PL244289B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL438370A PL244289B1 (pl) 2021-07-07 2021-07-07 Układ fotoinicjujący polimeryzację rodnikową akrylanów i jego zastosowanie

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL438370A PL244289B1 (pl) 2021-07-07 2021-07-07 Układ fotoinicjujący polimeryzację rodnikową akrylanów i jego zastosowanie

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL438370A1 PL438370A1 (pl) 2023-01-09
PL244289B1 true PL244289B1 (pl) 2024-01-03

Family

ID=84810923

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL438370A PL244289B1 (pl) 2021-07-07 2021-07-07 Układ fotoinicjujący polimeryzację rodnikową akrylanów i jego zastosowanie

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL244289B1 (pl)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL448508A1 (pl) * 2024-05-07 2025-11-12 Politechnika Bydgoska Im. Jana I Jędrzeja Śniadeckich Układ fotoinicjujący polimeryzację rodnikową (met)akrylanów i jego zastosowanie
PL448629A1 (pl) * 2024-05-20 2025-11-24 Politechnika Bydgoska Im. Jana I Jędrzeja Śniadeckich Układ fotoinicjujący polimeryzację rodnikową (met)akrylanów i jego zastosowanie
PL448754A1 (pl) * 2024-06-04 2025-12-08 Politechnika Bydgoska Im. Jana I Jędrzeja Śniadeckich Układ fotoinicjujący polimeryzację rodnikową (met)akrylanów i jego zastosowanie

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL448508A1 (pl) * 2024-05-07 2025-11-12 Politechnika Bydgoska Im. Jana I Jędrzeja Śniadeckich Układ fotoinicjujący polimeryzację rodnikową (met)akrylanów i jego zastosowanie
PL448629A1 (pl) * 2024-05-20 2025-11-24 Politechnika Bydgoska Im. Jana I Jędrzeja Śniadeckich Układ fotoinicjujący polimeryzację rodnikową (met)akrylanów i jego zastosowanie
PL448754A1 (pl) * 2024-06-04 2025-12-08 Politechnika Bydgoska Im. Jana I Jędrzeja Śniadeckich Układ fotoinicjujący polimeryzację rodnikową (met)akrylanów i jego zastosowanie

Also Published As

Publication number Publication date
PL438370A1 (pl) 2023-01-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chen et al. Photoinitiators derived from natural product scaffolds: monochalcones in three-component photoinitiating systems and their applications in 3D printing
PL244289B1 (pl) Układ fotoinicjujący polimeryzację rodnikową akrylanów i jego zastosowanie
Glöckner Radiation curing
Ligon et al. Strategies to reduce oxygen inhibition in photoinduced polymerization
JP6880416B2 (ja) 付加造形用液状ハイブリッドUV/vis線硬化性樹脂組成物
Yilmaz et al. Thioxanthone− fluorenes as visible light photoinitiators for free radical polymerization
JP2929858B2 (ja) 重合性組成物および重合方法
Ma et al. Multicomponent photoinitiating systems containing arylamino oxime ester for visible light photopolymerization
BR112012024198B1 (pt) Composto e processo para a preparação de um aminoacrilato
JP5964242B2 (ja) 光開始反応
PL244249B1 (pl) Układ fotoinicjujący polimeryzację rodnikową tworzyw sztucznych i jego zastosowanie
Wu et al. New acyl phosphine oxides as high-performance and low migration type I photoinitiators of radical polymerization
FR2770525A1 (fr) Systeme photo-initiateur, composes qui le constituent, composition le comprenant et son utilisation
JPH0316362B2 (pl)
Wu et al. Large-molecular-weight acyldiphenylphosphine oxides as low-mobility type I photoinitiator for radical polymerization
Hammoud et al. Naphthoquinone-based imidazolyl esters as blue-light-sensitive Type I photoinitiators
US20120122664A1 (en) Photoinitiator compositions
Wu et al. Study on bifunctional acyldiphenylphosphine oxides photoinitiator for free radical polymerization
Liang et al. Novel polymerizable HMPP-type photoinitiator with carbamate: Synthesis and photoinitiating behaviors
CN112574110B (zh) 酰基取代吡唑啉硫鎓盐衍生物的制备及其应用
JPS61500974A (ja) 2つの硬化タイプのプレポリマ−を含む光硬化性組成物
JP2000510884A (ja) 重合性組成物
Hola et al. Photoinitiator or photosensitizer? Dual behaviour of m-terphenyls in photopolymerization processes
US8399533B2 (en) Photocurable compositions containing N-oxyazinium salt photoinitiators
EP0555058B1 (en) (Oxo)sulfonium complex, polymerizable composition containing the complex, and method of polymerizing composition