TWI745897B - 一種含有醯基哢唑衍生物和哢唑基肟酯的光引發劑組合物及其在光固化組合物中的應用 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種含有醯基哢唑衍生物和哢唑基肟酯的光引發劑組合物，將此光引發劑組合物應用於光固化組合物尤其是光刻膠配方中，當醯基哢唑衍生物與哢唑基肟酯光引發劑的摩爾比在0.1~1.4之間顯示了最佳的增感效果。
Description
本發明屬於光固化技術領域，具體涉及一種高活性增感劑與哢唑基肟酯的光引發劑組合物及其在光固化組合物中的應用，尤其是用於製造光刻膠。
光固化技術自70年代出現後得到了廣泛應用，例如在塗料、印刷油墨、電子器件製造領域普遍採用了UV光固化技術，其中，影響固化效率的關鍵因素是光引發劑及與之配合使用的助引發劑成分，例如增感劑。哢唑基肟酯是肟酯類光引發劑中的重要一類，由於其具有相對較高的感度被本領域的技術人員所熟知和研究及使用，如專利公開號或公告號為CN1922142A(三菱化學)、CN100528838C(02)、CN101528694A(831)、CN101528693A、CN101508744A(304)、CN103153952A(03)、CN103492948A、CN107793502A的專利申請檔公開了具有各種不同取代基的哢唑基肟酯化合物，用在彩色濾光片、黑色矩陣、光間隔物、液晶分割取向等材料或器件方面。為提高色彩飽和度或遮蓋力的需要，光固化配方中的顏料含量越來越高，尤其是高顏料含量的黑色光刻膠，固化
過程中的光能利用率也因顏料的吸收而變小，需要開發有更高感度的光引發劑或光引發劑組合物，對現有光引發劑的增感也是提高感度的方法之一。現有技術中描述的增感劑如專利CN100528838C中公開的有二苯甲酮及其衍生物、硫雜蒽酮及其衍生物、蒽醌及其衍生物、香豆素衍生物、樟腦醌、吩噻嗪及其衍生物、3-(芳醯基亞甲基)噻唑啉、繞丹寧及其衍生物、曙紅、羅丹明、吖啶、花青素、部花青染料、叔胺化合物；其中優選了二苯甲酮及其衍生物、硫雜蒽酮及其衍生物、蒽醌及其衍生物、香豆素衍生物。實驗證明，這些增感劑在與哢唑基肟酯的混合使用時，並沒有表現出令人滿意的增感效果，有的化合物因含有酚羥基或苯胺基基團例如曙紅、花青素、吩噻嗪而使光固化組合物配方光固化效率降低；在優選的四類化合物中，雖然它們自身也是光引發劑，但與哢唑基肟酯化合物比，光引發效率要低許多，與哢唑基肟酯混合使用時也沒有表現出協同增感作用。所以實際上現有技術中並沒有較理想的增感劑。
但是技術人員對提高曝光感度、解像力、熱穩定性等性能的追求永遠沒有止境，現有產品和配方技術不斷面臨著新的挑戰。
發明人研究發現，如式I的醯基哢唑衍生物在與哢唑基肟酯按特定比例一起使用時可以起到顯著的增感作用，增感效率顯著高於現有技術所公開的那些化合物，由此第一方面，提出一種含有增感劑和哢唑基肟酯的光引發劑組合物，其中增感劑選自如式
I所示醯基哢唑衍生物，如式Ⅱ-A、Ⅱ-B、Ⅱ-C所示醯基苯並哢唑衍生物，式Ⅱ-D、式Ⅱ-E所示醯基二苯並哢些衍生物及式Ⅱ-F、Ⅱ-G、Ⅱ-H所示並環哢唑衍生物；哢唑基肟酯為如式Ⅲ，式Ⅳ-A~Ⅳ-E所示化合物。
R1，R2，R4，R5，R7，R8，R24，R25，R27，R28，R34，R35，R37，R38，R41，R42，R44，R45，R47，R48，R54，R55，R61，R62，R67，R68，R102-R108，R112，R114，R115，R117，R118，R121，R122，R124-R127，各自獨立地是H，鹵素原子，C1-C8烷基，C1-C8烷氧基，CN；
R11，R12，R14，R15，R17，R18，R71，R72，R74，R75，R84，R85，R87，R88，R91，R92，R94，R97，R98，各自獨立地是H，C1-C8烷基，C1-C8烷氧基，鹵素原子，CN，NO2；
R6，R26，R36，R46，R56，R66，R106，R116各自獨立地是H，鹵素原子，CN，C1-C8烷基，C1-C12烷基醯基，C5-C6取代的C1-C3烷基醯基，
C6-C20芳醯基，C4-C20雜芳基醯基，
；或上述基團
還可任意與相鄰其他取代基一起連結與母體結構構成五元到七元環狀；其中C6-C20芳醯基及C4-C20雜芳醯基上的取代基包括H，鹵素原子，R40，OR50，SR50，NR51R52，COOR50，CONR51R52；
R9，R29，R39，R49，R59，R69，R19，R79，R89，R99各自獨立地是C1-C12直鏈或支鏈烷基，C2-C12烯基，C3-C12烯基烷基，其中的碳原子上的氫未經取代或經一個或多個以下基團取代：苯基、C5-C6環烷基、C3-C6雜環基、鹵素、COOR20、OR20、SR20、PO(OCnH2n+1)2、Si(CnH2n+1)3，n為1-4的整數；
或R9，R29，R39，R49，R59，R69，R19，R79，R89，R99各自獨立地是C3-C12烷基，C3-C12烯基烷基，其烷基鏈經一個或多個O、S、SO、SO2、CO、COO間隔；
或R9，R29，R39，R49，R59，R69，R19，R79，R89，R99各自獨立地是C2-C12亞烷基，C4-C12含雙鍵亞烷基，所述C2-C12亞烷基、C4-C12含雙鍵亞烷基末端所連基團與R9，R29，R39，R49，R59，R69，R19，R79，R89，R99各自原來所連接的基團相同；
或R9，R29，R39，R49，R59，R69，R19，R79，R89，R99各自獨立地是苯基，苯基未經取代或經一個或多個以下基團取代：C1-C8烷基、鹵素原子、
OR20、SR20、COR30、CN、COOH、
；
R16，R76，R86，R96，R116各自獨立地是C6-C20芳醯基，C4-C20雜芳基醯基，NO2，4,5-二苯基咪唑-2基；當R16，R76，R86，R96，R116各自獨立地是C6-C20芳醯基或C4-C20雜芳基醯基時，其芳環或雜芳環上的醯基鄰位取代基可任意地與哢唑環相連；
R13，R73，R83，R93，R113各自獨立地是C1-C8烷基，末端被C5-C6環烷基或苯基取代的C1-C3烷基，或上述烷基還可與相近的母體環上碳
或碳上取代基連結成環狀；條件是相應的同一分子上的R16、R76，R86，R96各自獨立地是C6-C20芳醯基或C4-C10雜芳醯基；
或者R13，R73，R83，R93各自獨立地是C6-C20芳基，C6-C20芳醯基，C4-C20雜芳醯基，條件是相應的同一分子上的R16，R76，R86，R96各自獨立地是C6-C20芳醯基，C4-C20雜芳基醯基，NO2，4,5-二苯
基咪唑-2基(
)；
R10，R70，R80，R90，R110，R120，R130各自獨立地是C1-C12烷基或C6-C20芳基；
Ar1，Ar2，Ar3，Ar4，Ar5，Ar6，Ar7，Ar8各自獨立地是C6-C20芳醯基，C4-C20雜芳醯基，其中Ar1，Ar2，Ar5上的醯基鄰位通過O，S原子可任意與哢唑環連接；
Y為直鏈或支鏈C1-C3亞烷基；
m=0或1；
上述所有C6-C20芳基及C4-C20雜芳基上的取代基包括H，鹵素原子，CN，R40，OR50，SR50，NR51R52，COOR50，CONR51R52；
R20，R30各自獨立地是H，C1-C8烷基，經一個或多個鹵素原子、C5-C6環烷基取代的C1-C8烷基，苯基，經一個或多個鹵素原子取代的苯基，C1-C4烷基醯基；
R40，R50各自獨立地是C1-C8烷基，被一一個或多個F，Cl，羥基取代的C1-C8烷基；含有一個或多個氧原子間隔及羥基、乙醯氧基
取代的C3-C8烷基，含有一個或2個O、S、N雜原子的五元或六元環，苯基，C1-C4烷基苯基；
R51,R52各自獨立地是C1-C4烷基，被羥基取代的C1-C4烷基；
或NR51R52為環狀結構
，
，
，
。
實施時，上文中C6-C20芳醯基中的芳基例如苯基、萘基、蒽基、菲基等，優選苯基，它們的取代基包括H，鹵素原子，R40，OR50，SR50，NR51R52等；苯環上的取代基優選在4位、2位或3,4-位、2,4-位、2,6-位、3,5-位、3,4,5-位、2,4,6-位。
實施時，上文中C4-C20雜芳醯基中的雜芳基例如噻吩基、苯並[b]噻吩基、噻蒽基、呋喃基、二苯並呋喃基、苯並吡喃基、噻噸基、吩噻嗪基、吡咯基、咪唑基、吡唑基、哢唑基、吡嗪基、嘧啶基、噠嗪基、氮雜茚基、吲哚基、異吲哚基、喹啉基、異喹啉基、萘啶基，優選噻吩基。
實施時，增感劑與哢唑基肟酯的摩爾比例範圍是0.01：1~2：1，優選0.1：1~1.4：1，更優選0.22：1~1.3：1。
實施時，其中的增感劑式I所示化合物選自以下如式I-1~式I-36所示化合物之一或者它們的任意混合物：
實施時，其中增感劑式Ⅱ-A~式Ⅱ-H所示化合物選自以下如式Ⅱ-1~式Ⅱ-16所示化合物之一或者它們的任意混合物：
實施時，其中哢唑基肟酯式Ⅲ所示化合物選自以下如
式Ⅲ-1~式Ⅲ-17所示化合物或者它們的任意混合物：
實施時，其中哢唑基肟酯式Ⅳ-A~Ⅳ-E選自以下如式Ⅳ-1~式Ⅳ-21所示化合物或者它們的任意混合物：
實施時，醯基哢唑衍生物式I，式Ⅱ-A~Ⅱ-E及式Ⅱ-G所示化合物的製備方法如下：相應的取代哢唑或苯並哢唑與對應的醯基化試劑如醯氯或酸酐經一次或兩次傅克醯基化反應得到醯基化產物；當芳醯基或雜芳醯基上具有活性取代基需要繼續進行反應時，與相應的試劑繼續發生反應，例如，氟原子被一個烷氧基、烷硫基、仲胺基、苯氧基、苯硫基或類似的試劑取代；羧酸與一個醇類化合物發生酯化反應等，得到最終的式I，式Ⅱ-A~Ⅱ-E及式Ⅱ-G所示化合物。
Ⅱ-F的製備方法：以相應的1位和9位未取代哢唑化合物與鄰溴苯甲酸發生N取代反應後得到N-(羧基苯基)哢唑衍生物中間體；此中間體經濃硫酸或多聚磷酸等酸催化縮合成環得到Ⅱ F。
Ⅱ-H的製備方法：以相應的1位，6位和9位未取代哢唑化合物為原料，第一步是與溴代羧酸反應，發生N-烷基化；第二步用酸催化劑進行縮合反應或將羧酸醯氯化再付克醯基化，得到並環哢唑衍生物；第三步進行相應的付克醯基化反應得到Ⅱ-H。
哢唑基肟酯的製備方法之一是以相應的醯基哢唑母體化合物為原料，經過肟化、酯化得到哢唑基肟酯。
第二方面，提供光引發劑組合物的製備方法：取一種
增感劑化合物例如式I-34化合物0.1摩爾量，另取一種哢唑基肟酯例如式IV-6化合物0.1摩爾量，混合均勻即得到光引發劑組合物。或者在光固化組合物製備中直接將一種或多種增感劑化合物和一種或多種哢唑基肟酯與其他組分混合，但增感劑的合計摩爾量與哢唑基肟酯的合計摩爾量之比不大於2：1，優選0.1：1~1.4：1，更優選0.22：1~1.3：1。
第三方面，本發明還提供一種光固化組合物，含有：a.光引發劑組合物，含有至少一種式I、式ⅡA~ⅡH所示的增感劑和至少一種式Ⅲ、式ⅣA-ⅣF所示的哢唑基肟酯化合物；可選地，組分a的質量占配方全部固體質量的比例為0.2-10%，優選1-8%；b.至少一種可自由基聚合的化合物，可選地，所述可自由基聚合的化合物可選自丙烯酸酯類化合物，甲基丙烯酸酯類化合物，含有丙烯酸酯基團或甲基丙烯酸酯基團的樹脂或它們的任意混合物。
實施時，可自由基聚合的化合物中，低分子量的化合物實例有丙烯酸烷基酯、丙烯酸環烷基酯、丙烯酸羥基烷基酯、二烷基氨基烷基丙烯酸酯、甲基丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸環烷基酯、甲基丙烯酸羥基烷基酯、二烷基氨基烷基甲基丙烯酸酯，例如丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸環己酯、丙烯酸2-羥乙酯、丙烯酸異冰片酯、甲基丙烯酸乙酯、聚矽氧烷丙烯酸酯；其他實例有丙烯腈、乙酸乙烯酯、乙烯基醚、苯乙烯、N-乙烯基吡咯烷酮。含有兩個或更多雙鍵的化合物實例有乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、新戊二醇、1,6-己二醇的二丙烯酸酯，三羥基甲烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、丙烯酸乙烯酯、異氰脲酸三烯丙酯
等。較高分子量的雙鍵化合物實例有通稱為低聚物的一大類物質，例如丙烯酸化的環氧樹脂、丙烯酸化的聚酯樹脂不飽和聚酯樹脂、丙烯酸化的聚醚樹脂、丙烯酸化的聚氨酯樹脂，一般分子量在500-3000。
第四方面，本發明還提供一種油墨或塗料，除含有上述光固化組合物外，還可根據油墨顏色，印刷用途等性能要求添加其他必要成分。該油墨或塗料可以用於圖案印刷，3D列印、PCB阻焊層，液體或乾膜抗蝕材料，基材保護塗層等。
第五方面，本發明還提供一種粘合劑，除含有上述光固化組合物外，還可根據粘合劑的性能要求添加其他必要成分。該粘合劑可以用於粘合玻璃、塑膠、金屬構件等。
除此處舉例外，本領域技術人員很容易根據現有技術和光固化組合物的用途需要添加其它必要成分，例如穩定劑、表面活性劑、流平劑、分散劑。
第六方面，本發明還提供一種光刻膠，含有：a.至少一種上述光引發劑組合物，其質量占配方全部固體質量的比例為0.2-10%，優選1-8%；b.多官能丙烯酸酯單體；c.鹼溶性樹脂；d.顏料；e.溶劑。
組分b中的多官能丙烯酸酯的實例有二季戊四醇六丙烯酸酯，季
戊四醇丙烯酸酯；組分c鹼溶性樹脂的實例是具有羧酸基團的聚丙烯酸酯，例如甲基丙烯酸、衣康酸、馬來酸等與常見單體按需要比例進行共聚得到的共聚物，常見單體例如丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸苄酯、丙烯酸羥乙酯、苯乙烯、丁二烯、馬來酸酐等；共聚物的實例優選為甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸共聚物、甲基丙烯酸苄酯和甲基丙烯酸共聚物、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸下酯及甲基丙烯酸與苯乙烯共聚物。
組分d的顏料實例如C.I.顏料紅177、C.I.顏料綠7、C.I.顏料藍15：6、溶劑藍25、炭黑、鈦黑、C.I.顏料黑1。
有關組分b，組分c，組分d和組分e的現有文獻很多例如CN103153952A，本領域技術人員可以根據需要選擇。
除組分a作為光引發劑外，還可以加入其它現有商品化或現有技術中已有的光引發劑或助引發劑，只要有利於光固化組合物尤其是光刻膠的性能。例如Omnirad BDK、Omnirad 369、Omnirad 379、Omnirad 389、Omnirad TPO、Omnirad 819、Omnirad ITX、Omnirad DETX、Omnirad 784。Omnirad為IGM樹脂公司商品。
除上述組分外，還可添加其他樹脂的實例有聚甲基丙烯酸烷基酯、乙基纖維素、羧甲基纖維素、線型酚醛樹脂、聚乙烯醇縮丁醛、聚醋酸乙烯酯、聚酯、聚醯亞胺。
第七方面，提供一種黑色光刻膠，當上述光刻膠中顏料是經良好分散的黑色顏料例如碳黑或鈦黑時，就成為一種黑色光刻膠。用黑色光刻膠可以製造黑色矩陣、單元間隔(Cell gap)的間
隔物、微透鏡。
第八方面，使用本發明的光刻膠和/或黑色光刻膠為原料經由彩色濾光片的加工過程可以得到彩色濾光片器件，是彩色顯示幕的重要部件。
為進一步了解本發明，以下舉較佳之實施例，將本發明之具體構成內容及其所達成的功效詳細說明如下。
以下非限定性實施例和對比例能更詳細地闡述本發明。
光源設備：365nm LED面光源，藍天特燈發展有限公司；測試設備：體視顯微鏡，COVS-50G，廣州市明美光電技術有限公司；實驗材料：式I-1化合物：來自化合物製備例3；式I-27化合物：來自化合物製備例4；式I-34化合物：來自化合物製備例1；式Ⅱ-1化合物：來自化合物製備例5；式Ⅱ-3化合物：來自化合物製備例6；式Ⅱ-5化合物：來自化合物製備例2；Omnirad DETX：IGM樹脂公司光引發劑產品；
Esacure 3644：IGM樹脂公司光引發劑產品；Omnirad EMK：IGM樹脂公司光引發劑產品；OXE 02：式Ⅲ-1化合物，BASF公司光引發劑產品；OXE 03：式Ⅳ-6化合物，BASF公司光引發劑產品；NCI 831：式Ⅲ-9化合物，ADEKA株式會社產品；PBG 304：式Ⅲ-2化合物，常州強力電子新材料股份有限公司產品；Photomer 6010：脂肪族聚氨酯三丙烯酸酯，荷蘭IGM樹脂公司產品；DPHA：二季戊四醇五、六丙烯酸酯，天津天驕化工有限公司產品；HPMA：聚馬來酸，美國阿拉丁上業公司產品。
製備例：醯基哢唑衍生物製備。
化合物製備例1：9-乙基-3,6-二[4-(2,2,3,3-四氟丙氧基)苯甲醯基]哢唑(式I-34化合物)的製備。
1a. 9-乙基-3,6-二(4-氟苯甲醯基)哢唑
將N-乙基哢唑19.5g，加入250ml二氯乙烷中溶解，再加入34g三氯化鋁，保持0~-5℃，向溶液中滴加對氟苯甲醯氯40g，然後保持反應液0-5℃反應15小時。將反應液分批加入0℃的100ml10%HCl溶液中，加完攪拌30min。靜置30分鐘後分液，二氯乙烷相用50ml2%氫氧化鈉溶液洗滌30min，分出二氯乙烷相。減壓蒸餾二氯乙烷溶液並回收二氯乙烷，剩餘物中加入80ml乙酸乙酯結晶，得產物30.5g，白色粉末含量98.5%，收率69.5%。
1b. 9-乙基-3,6-二[4-(2,2,3,3-四氟丙氧基)苯甲醯基]哢唑
將步驟1a製備的9-乙基-3,6-二(4-氟苯甲醯基)哢唑30g，
2,2,3,3-四氟丙醇25g，氫氧化鈉8g，溶入200ml吡啶中，70℃反應18h。減壓蒸餾，蒸出吡啶及多餘的2,2,3,3-四氟丙醇。剩餘物中加入100ml水，250ml二氯乙烷，攪拌1h。分離水相，二氯乙烷溶液用100ml水洗滌2次。減壓蒸餾回收二氯乙烷，在剩餘物中加入150ml乙酸乙酯和2g活性炭，加熱回流1小時，過濾活性炭，濾液被減壓蒸餾去除約100ml乙酸乙酯後，降溫結晶，過濾後乾燥濾餅得27.8g，淺黃色粉末，含量98.5%，收率61.4%。經1H-NMR(CDCl3)證實該結構，δ[ppm]：1.512(t,3H)，4.425-4.483(m,6H)，5.949-6.277(m,2H)，7.016-7.045(m,4H)，7.496-7.517(d,2H)，7.844-7.868(d,4H)，7.990-8.011(d,2H)，8.534(s,2H)。
化合物製備例2：11-(2-乙基己基)-5,8二[4-(2,2,3,3-四氟丙氧基)苯甲醯基]-11H-苯並[a]哢唑(式Ⅱ-5化合物)的製備。
2a. 11-(2-乙基已基)-5,8二(4-氟苯甲醯基)-11H-苯並[a]哢唑
在50ml單口瓶中加入B03D 2.0g，加入二氯乙烷20ml溶解，加入氯化鋅0.2g，鄰氟苯甲醯氯2.3g，80℃攪拌反應10小時。降溫後反應液用20ml水洗滌兩次，將二氯乙烷溶液減壓濃縮至乾，得到棕色粘稠狀物4.0g，不經純化用於2b的反應中。
2b. 11-(2-乙基己基)-5,8二[4-(2,2,3,3-四氟丙氧基)苯甲醯基]-11H-苯並[a]哢唑
將步驟2a的產物11-(2-乙基己基)-5,8二(4-氟苯甲醯基)-11H-苯並[a]哢唑4.0g用吡啶20ml溶解在50ml單口瓶中，再加入四氟丙醇2.2g，氫氧化鈉1.2g，升溫至80℃攪拌5小時。將反應液滴加到
100ml水中，然後用100ml二氯乙烷攪拌1h後靜置分層。分出的二氯乙烷溶液被減壓濃縮至乾，得到咖啡色固體4.7g。此固體用20ml乙酸乙酯和20ml乙醇混合溶劑加熱溶解，加入0.25g活性炭回流1小時，熱過濾，濾液降溫後析出黃色結晶，乾燥後稱重2.5g，兩步反應合計收率51.3%，含量98.51%。經1H-NMR(CDCl3)證實該結構，δ[ppm]：0.754-0.789(m,6H)，1.126-1.328(m,8H)，2.113(s,1H)，4.369-4.452(t,2H)，4.513-4.599(t,2H)，4.928(m,2H)，4.994-5.342(m,1H)，5.537-5.885(m,1H)，7.251-7.272(m,4H)，7.430-7.455(d,1H)，7.566-7.811(m,6H)，7.950-7.979(d,1H)，8.430(s,1H)，8.571(s,1H)，8.668-8.695(d,1H)，8.736-8.764(d,1H)。
化合物製備例3：3-(2-甲基苯甲醯基)-9-乙基哢唑的製備(式I-1化合物)。
參考專利CN100528838C說明書第81頁實施例1中1.a的操作，用鄰甲基苯甲醯氯代替苯甲醯氯，向40mlCH2Cl2中的7.83g(40.1mmol)N-乙基哢唑中加入5.88g(44.1mmol)AlCl3，保持10℃以下，滴加6.5g(42mmol)鄰甲基苯甲醯氯，然後室溫攪拌4小時，將反應混合物滴加到含有鹽酸的冰水中，分出有機相，水洗到中性，用無水MgSO4乾燥有機相，然後在矽膠色譜柱上用二氯甲烷-正己烷(1：1)提純，得到白色固體9.45g，收率75.1%，含量98.51%。經1H-NMR(CDCl3)證實該結構，δ[ppm]：1.431/1.455/1.479(t,3H)；2.349(s,3H)；4.352/4.376/4.400/4.424(quartet,2H)；7.246-7.530(m,8H)；7.989/7.994/8.018/8.023(dd,1H)；8.065/8.090(d,1H)；8.561/8.564(d,1H)。
化合物製備例4：3,6-二(2-甲基苯甲醯基)-9-(3-甲基丁基)哢唑(式I-27化合物)的製備。
4.5g(19mmol)N-(3-甲基丁基)哢唑溶於20ml 1,2-二氯乙烷中，在低溫浴中降溫至-5℃，加入5.3g(40mmol)無水三氯化鋁，滴加6.0g(38.8mmol)鄰甲基苯甲醯氯和10g-二氯乙烷的溶液，保持5℃反應3h。將反應液滴加到不超10℃的20ml濃鹽酸和40ml水中，攪拌30mimn靜置分層，將分出的有機相用80ml水洗至中性。減壓濃縮出二氯乙烷，得到10.0g淺黃色玻璃狀物；加入150ml無水乙醇，加熱回流後全溶，降溫析出結品，過濾，乾燥濾餅得到白色粉末8.0g，HPLC分析含最98.53%，收率96.4%。經1H-NMR(CDCl3)證實該結構，δ[ppm]：1.031/1.052(d,6H)；1.681-1.815(m,3H)；2.344(s,6H)；4.347/4.374/4.397(t,2H)；7.289-7.467(m,10H)；8.018/8.023/8.047/8.052(dd,2H)；8.535/8.540(s,2H)。
化合物製備例5：5-(2,4,6-三甲基苯甲醯基)-11-(2-乙基己基)-11H-苯並[a]哢唑(式Ⅱ-1化合物)的製備。
參考專利CN103153952A說明書第63頁實施例18中18.a的部分操作，在1L反應瓶中，用400mlCH2Cl2中溶解47.16g(143.0mmol)11-(2-乙基己基)-11H-苯並[a]哢唑，加入20.0g(150mmol)AlCl3，保持在0℃，向溶液中滴加27.45g(150mmol)2,4,6-三甲基苯甲醯氯，然後室溫攪拌2小時，將反應混合物傾于冰水中，分離出CH2Cl2溶液相，繼續用CH2Cl2萃取水相兩次，合併有機相，水洗至中性，MgSO4乾燥，濃縮出大部分CH2Cl2後，添加230ml正己烷，析出米黃色固體，減壓
乾燥後稱重65.0g，含量99.1%，收率95.6%，通過1H-NMR光譜證實結構為5-(2,4,6-三甲基苯甲醯基)-11-(2-乙基己基)-11H-苯並[a]哢唑，δ[ppm，CDCl3]：0.805/0.823/0.841(t,3H)；0.872/0.891/0.909(t,3H)；1.184-1.408(m,9H)；2.198(s,6H)；2.390(s,3H)；4.670-4.785(m,2H)；6.946(s,2H)；7.271/7.288(d,1H)；7.450/7.453//7.471/7.474//7.489/7.491(dt,1H)；7.550/7.571(d,1H)；7.667/7.670//7.684/7.687/7.691//7.705/7.709(dt,1H)；7.720/7.724//7.738/7.742/7.746//7.759/7.762(dt,1H)；7.939/7.958(d,1H)；8.361(s,1H)；8.643/8.662(d.2H)；9.629/9.632//9.650/9.653(dd,1H)。
化合物製備例6：5-(2,4,6-三甲基苯甲醯基)-8-[2-(2,2,3,3-四氟丙氧基)苯甲醯基]-11-(2-乙基己基)-11H-苯並[a]哢唑(式Ⅱ-3化合物)的製備。
參考專利CN103153952A說明書第63-64頁實施例18中18.a和18.b的部分操作，用2,2,3,3-四氟-1-丙醇代替2-甲氧基乙醇進行醚化反應，提取醚化產物得到米黃色因體，通過1H-NMR光譜證實結構為5-(2,4,6-三甲基苯甲醯基)-8-[2-(2,2,3,3-四氟丙氧基)苯甲醯基]-11-(2-乙基己基)-11H-苯並[a]哢唑。δ[ppm，CDCl3]：0.795/0.819/0.843/0.870/0.894(dt,6H)；1.170-1.465(m,9H)；2.189(s,6H)；2.398(s,3H)；4.243/4.281/4.318(t,2H)；4.660-4.817(m,2H)；5.072/5.091/5.110//5.249/5.267/5.286//5.425/5.444/5.463(tt,1H)；6.958(s,2H)；6.958/6.989(d,1H)；7.158/7.183/7.207(t,1H)；7.456-7.549(m,3H)；6.682-7.795(m,3H)；8.362(s,1H)；8.607/8.611(d,1H)；8.621/8.649(d.1H)；9.540/9.544//
9.568/9.572(dd,1H)。
組合物製備例1：
取式Ⅱ-5所示化合物12g、OXE-02 28g放入研缽中研磨混合，得到40g組合物，醯基哢唑衍生物與哢唑基肟酯光引發劑的摩爾比0.22：1。
組合物製備例2：
取式I-34所示化合物12g、OXE-02 28g放入研缽中研磨混合，得到40g組合物，醯基哢唑衍生物與哢唑基肟酯光引發劑的摩爾比0.27：1。
組合物製備例3：
取式Ⅱ-1所示化合物12g、OXE-02 28g放入研缽中研磨混合，得到40g組合物，醯基哢唑衍生物與哢唑基肟酯光引發劑的摩爾比0.37：1。
組合物製備例4：
取式I-27所示化合物12g、OXE-03 28g放入研缽中研磨混合，得到40g組合物，醯基哢唑衍生物與哢唑基肟酯光引發劑的摩爾比0.75：1。
組合物製備例5：
取式I-34所示化合物12g、OXE-03 12g放入研缽中研磨混合，得到24g組合物，醯基哢唑衍生物與哢唑基肟酯光引發劑的摩爾比1.16：1。
組合物製備例6：
取式Ⅱ-5所示化合物12g、OXE-03 28g放入研缽中研磨混合，得到40g組合物，醯基哢唑衍生物與哢唑基肟酯光引發劑的摩爾比0.41：1。
鹼溶性樹脂製備：
在1L將甲基丙烯酸苄酯18g、甲基丙烯酸6g、甲基丙烯酸羥乙酯6g、偶氮二異丁腈1.5g、十二硫醇0.6g、甲苯200ml放入恒壓滴液漏斗，在500ml四口瓶中放入100ml甲苯，氮氣置換，升溫至80℃，滴加漏斗中溶液，反應6h後降溫濾出，得到24g白色鹼溶性樹脂。
黑色色漿製備：
取50g鹼溶性樹脂、50g P25炭黑、100g DPHA、250g丙二醇甲醚醋酸酯放入500ml燒杯中，使用高速剪切混合機在3000r/min轉速下混合15min後制得黑色色漿。
光刻膠實施例1~14和對比例1~14
按表1~4中所述各組分配製各實施例及對比例。引發劑和增感劑可使用組合物製備例中的組合物或按表中比例混合在溶解於PMA中，再將組合物溶液與黑色色漿按比例混合。將各組分混合均勻後，使用10μm線棒在載玻片上塗膜，90℃烘箱烘乾5min，使用365nm光源配合掩膜板進行固化，使用1% NaOH溶液25℃進行顯影，並用純淨水浸泡清洗10s，90℃烘箱烘乾30min後測量顯影圖像線寬。
表1
表1中實施例及對比例經過塗布、固化、顯影、測量，資料如表6所示，結果顯示：在使用OXE 02作為引發劑，式Ⅱ-1所示化合物作為增感劑，其使用比例在本發明要求的範圍內的實施例顯影線寬值顯著大於相應對比例，感度明顯高於未使用增感劑、單獨使用增感劑或增感劑用量在本發明要求範圍值以外的對比例，特別是對比例3的結果表明，式Ⅱ-1所示化合物單獨使用沒有任何引發聚合的作用。
表6
表2中實施例及對比例經塗布、固化、顯影、測量，資料如表7所示，結果顯示：在使用OXE 02作為引發劑，式I-34所示化合物作為增感劑，其使用比例在本發明要求的範圍內的實施例顯影線寬值顯著大於相應對比例，感度明顯高於未使用增感劑、單獨使用增感劑或增感劑用量在本發明要求範圍值以外的對比例。
表3中實施例及對比例經塗布、固化、顯影、測量，資料如表8示，結果顯示在使用OXE 03作為引發劑，式Ⅱ-5所示化合物或式I-34所示化合物作為增感劑，其使用比例在本發明要求的範圍內的實施例顯影線寬值顯著大於相應對比例，感度明顯高於未使用增感劑或增感劑用量在本發明要求範圍值以外的對比例。
表8
表4中實施例及對比例經塗布、固化、顯影、測量，資料如表9示，結果顯示在使用OXE 02作為引發劑，式I-27所示化合物、式Ⅱ-5所示化合物或式Ⅱ-3所示化合物作為增感劑，其固化、顯影線寬值顯著大於相應對比例，感度明顯高於未使用增感劑的對比例及使用Esacure 3644、Omnirad DETX、EMK增感的對比例。
表5實施例及對比例經塗布、固化、顯影、測量，資料如表10結果顯示在使用NCI 831、PBG 304作為引發劑，式I-35所示化合物作為增感劑，其固化、顯影線寬值顯著大於相應對比例，感度明顯高於未使用增感劑的對比例。
表10
粘合劑實施例16,17及對比例15
按表11各組分配製各實施例及對比例，將各組分混合均勻後，使用50μm線棒在載玻片上塗膜，使用365nm光源配合掩膜板進行固化，固化後測量膜重，然後在室溫下的丙酮中浸泡36h後再次測量膜重，計算凝膠轉化率。
表11對比例與實施例測試資料如表12所示。由資料可見，實施例16和實施例17使用本發明提供的光固化組合物的粘合劑光照凝膠轉化率明顯高於單獨使用肟酯光引發劑的對比例15。
因此，本發明提供的含有醯基哢唑衍生物和哢唑基肟
酯的光引發劑組合物在光固化組合物中的固化活性顯著高於單獨使用同種哢唑基肟酯光引發劑，當醯基哢唑衍生物與哢唑基肟酯的摩爾比在0.1-1.4之間顯示了最佳的增感效果。
以上所述乃是本發明之具體實施例及所運用之技術手段，根據本文的揭露或教導可衍生推導出許多的變更與修正，仍可視為本發明之構想所作之等效改變，其所產生之作用仍未超出說明書所涵蓋之實質精神，均應視為在本發明之技術範疇之內，合先陳明。
綜上所述，依上文所揭示之內容，本發明確可達到發明之預期目的，提供一種含有醯基哢唑衍生物和哢唑基肟酯的光引發劑組合物及其在光固化組合物中的應用，極具產業上利用之價值，爰依法提出發明專利申請。
Claims (17)
- 一種含有增感劑和哢唑基肟酯的光引發劑組合物，其中所述增感劑選自如式I所示醯基哢唑衍生物，如式Ⅱ-A、Ⅱ-B、Ⅱ-C所示醯基苯並哢唑衍生物，式Ⅱ-D、式Ⅱ-E所示醯基二苯並哢唑衍生物及式Ⅱ-F、Ⅱ-G、Ⅱ-H所示並環哢唑衍生物；所述哢唑基肟酯為如式Ⅲ，式Ⅳ-A~Ⅳ-E所示化合物：
其中，R1，R2，R4，R5，R7，R8，R24，R25，R27，R28，R34，R35，R37，R38，R41，R42，R44，R45，R47，R48，R54，R55，R61，R62，R67，R68，R102-R108，R112，R114，R115，R117，R118，R121，R122，R124-R127，各自獨立地是H，鹵素原子，C1-C8烷基，C1-C8烷氧基，CN；R11，R12，R14，R15，R17，R18，R71，R72，R74，R75，R84，R85，R87，R88，R91，R92，R94，R97，R98，各自獨立地是H，C1-C8烷基，C1-C8烷氧基，鹵素原子，CN，NO2；R6，R26，R36，R46，R56，R66，R106，R116各自獨立地是H，鹵素原子，CN，C1-C8烷基，C1-C12烷基醯基，C5-C6取代的C1-C3烷基醯基， C6-C20芳醯基，C4-C20雜芳基醯基，；或上述基團 還可任意與相鄰其他取代基一起連結與母體結構構成五元到七元環狀；其中C6-C20芳醯基及C4-C20雜芳醯基上的取代基包括H，鹵素原子，R40，OR50，SR50，NR51R52，COOR50，CONR51R52；
R9，R29，R39，R49，R59，R69，R19，R79，R89，R99各自獨立地是C1-C12直鏈或支鏈烷基，C2-C12烯基，C3-C12烯基烷基，其中的碳原子上的氫未經取代或經一個或多個以下基團取代：苯基、C5-C6環烷基、C3-C6雜環基、鹵素、COOR20、OR20、SR20、PO(OCnH2n+1)2、Si(CnH2n+1)3，n為1-4的整數；或R9，R29，R39，R49，R59，R69，R19，R79，R89，R99各自獨立地是C3-C12烷基，C3-C12烯基烷基，其烷基鏈經一個或多個O、S、SO、SO2、CO、COO間隔；或R9，R29，R39，R49，R59，R69，R19，R79，R89，R99各自獨立地是C2-C12亞烷基，C4-C12含雙鍵亞烷基，所述C2-C12亞烷基、C4-C12含雙鍵亞烷基末端所連基團與R9，R29，R39，R49，R59，R69，R19，R79，R89，R99各自原來所連接的基團相同；或R9，R29，R39，R49，R59，R69，R19，R79，R89，R99各自獨立地是苯基，苯基未經取代或經一個或多個以下基團取代：C1-C8烷基、鹵素原子、 OR20、SR20、COR30、CN、COOH、；
R16，R76，R86，R96，R116各自獨立地是C6-C20芳醯基，C4-C20雜芳基醯基，NO2，4,5-二苯基咪唑-2基；當R16，R76，R86，R96，R116各自獨立地是C6-C20芳醯基或C4-C20雜芳基醯基時，其芳環或雜芳環上的醯基鄰位取代基可任意地與哢唑環相連；R13，R73，R83，R93，R113各自獨立地是C1-C8烷基，末端被C5-C6環烷基或苯基取代的C1-C3烷基，或上述烷基還可與相近的母體環上碳 或碳上取代基連結成環狀；條件是相應的同一分子上的R16、R76，R86，R96各自獨立地是C6-C20芳醯基或C4-C10雜芳醯基；或者R13，R73，R83，R93各自獨立地是C6-C20芳基，C6-C20芳醯基，C4-C20雜芳醯基，條件是相應的同一分子上的R16，R76，R86，R96各自獨立地是C6-C20芳醯基，C4-C20雜芳基醯基，NO2，4,5-二苯 基咪唑-2基()；
R10，R70，R80，R90，R110，R120，R130各自獨立地是C1-C12烷基或C6-C20芳基；Ar1，Ar2，Ar3，Ar4，Ar5，Ar6，Ar7，Ar8各自獨立地是C6-C20芳醯基，C4-C20雜芳醯基，其中Ar1，Ar2，Ar5上的醯基鄰位通過O，S原子可任意與哢唑環連接；Y為直鏈或支鏈C1-C3亞烷基；m=0或1；上述所有C6-C20芳基及C4-C20雜芳基上的取代基包括H，鹵素原子，CN，R40，OR50，SR50，NR51R52，COOR50，CONR51R52；R20，R30各自獨立地是H，C1-C8烷基，經一個或多個鹵素原子、C5-C6環烷基取代的C1-C8烷基，苯基，經一個或多個鹵素原子取代的苯基，C1-C4烷基醯基；R40，R50各自獨立地是C1-C8烷基，被一個或多個F，Cl，羥基取代的C1-C8烷基；含有一個或多個氧原子間隔及羥基、乙醯氧基 取代的C3-C8烷基，含有一個或2個O、S、N雜原子的五元或六元環，苯基，C1-C4烷基苯基；R51,R52各自獨立地是C1-C4烷基，被羥基取代的C1-C4烷基；或NR51R52為環狀結構，
，
，
- 如申請專利範圍第1項所述之光引發劑組合物，其中增感劑式I所示化合物選自以下如式I-1~式I-36所示化合物之一或者它們的任意混合物：
- 如申請專利範圍第1項所述之光引發劑組合物，其中增感劑式Ⅱ-A~式Ⅱ-H所示化合物選自以下如式Ⅱ-1~式Ⅱ-16所示化合物之一或者它們的任意混合物：
- 如申請專利範圍第1項所述之光引發劑組合物，其中所述哢唑基肟酯式Ⅲ所示化合物選自以下如式Ⅲ-1~式Ⅲ-17所示化合物或者它們的任意混合物：
- 如申請專利範圍第1項所述之光引發劑組合物，其中所述哢唑基肟酯式Ⅳ-A~Ⅳ-E所示化合物選自以下化合物或者它們的任意混合物，如式Ⅳ-1~式Ⅳ-21所示：
- 如申請專利範圍第1項所述之光引發劑組合物，其中增感劑與哢唑基肟酯的摩爾比例為0.1：1~1.4：1。
- 一種光固化組合物，包括：a.至少一種申請專利範圍第1項的光引發劑組合物，b.至少一種可自由基聚合的化合物。
- 如申請專利範圍第7項所述之光固化組合物，其中可自由基聚合的化合物選自丙烯酸酯類化合物、甲基丙烯酸酯類化合物、含有丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯基團的樹脂或它們的任意混合物。
- 如申請專利範圍第7項所述之光固化組合物，其中a組分的質量占比為全部固體成分的0.2-10%。
- 一種含有申請專利範圍第7、8或9項中任一項所述的光固化組合物的油墨。
- 一種含有申請專利範圍第7、8或9項中任一項所述的光固化組合物的塗料。
- 一種含有申請專利範圍第7、8或9項中任一項所述的光固化組合物的粘合劑。
- 一種光刻膠，包含有：a.至少一種申請專利範圍第1項所述的光引發劑組合物；b.多官能丙烯酸酯單體；c.鹼溶性樹脂；d.顏料；e.溶劑。
- 一種黑色光刻膠，根據申請專利範圍第13項所述的光刻膠，其中顏料是經良好分散的碳黑或鈦黑。
- 一種黑色矩陣，其特徵為使用申請專利範圍第14項所述的黑色光刻膠製造。
- 一種光間隔物，其特徵為使用申請專利範圍第14項所述的黑色光刻膠製造。
- 一種彩色濾光片器件，使用申請專利範圍第13項所述的光刻膠和申請專利範圍第14項所述的黑色光刻膠為光刻膠原料經由彩色 濾光片的加工過程得到的彩色濾光片器件。
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