一种硫杂蒽酮光引发基团改性的第3代树枝状LED树脂制造技术

本发明专利技术涉及一种硫杂蒽酮光引发基团改性的第3代树枝状LED树脂及其制备方法，以新戊二醇为核，树枝状结构为壳，含多个官能活性基团、硫杂蒽酮光引发基团和支链团状烷烃基团；特点：1)聚合物链中的能量迁移和分子间反应更加容易，高自引发效率；2)缩短光活性基团与主链间的间距，提高光敏性；3)优异的体系相容性；4)高固低粘性、颜料承载性和贮存稳定性；5)克服了小分子光引发剂所带来的缺陷；本发明专利技术制得的树枝状LED树脂，具有优异的柔韧性、附着力、耐化品性、耐热性、耐老化性、耐油性、耐磨性、耐污染性、抗冲击强度和涂层无气味，用于LED彩色地坪涂料、LED木器涂料、LED合金涂料、LED电路板油墨、LED塑胶涂料。LED塑胶涂料。

【技术实现步骤摘要】
一种硫杂蒽酮光引发基团改性的第3代树枝状LED树脂


[0001]本专利技术涉及一种改性自引发UV树脂，尤其涉及到一种硫杂蒽酮光引发基团改性的第3代树枝状LED树脂及其制备方法，属于合成树脂


技术介绍

[0002]近几年，环保型涂料包括高固体分及无溶剂涂料、水性涂料、粉末涂料和光固化涂料取得快速发展。光固化技术具有快速固化、生产效率高、室温操作、低能耗、低VOC、环保、优质、经济、适用于多种基材等优点，已广泛应用于印刷、包装、广告、建材、装潢、电子、通信、计算机、家店、汽车、航空、航天、仪器仪表、体育、卫生等诸多行业。
[0003]树枝状聚合物作为一种重要的高度支化聚合物，具有独特的结构，如其独特的分子内部的纳米微孔可以螯合离子，吸附小分子，或者作为小分子反应的催化活性点；低熔融态粘度难以结晶，无缠绕，因而溶解性能大大提高；与相同分子质量的线性分子相比，低的粘度和众多可以改性的端基等特点，这种独特的结构与特点在应用领域有着密切的关系。
[0004]树枝状聚合物其具有的低熔融粘度和众多可改性的端基使得在涂料领域具有广阔的应用前景。如可在紫外光照射下快速固化的(甲基)丙烯酸化超支化聚合物，由于其组成的涂料体系粘度低，可以不需或少量加入稀释用多官能团单体，其固化膜机械性能优异，是一种环保绿色材料。树枝状聚合物已成为近年来的研究热点。
[0005]目前UV体系主要由低聚物UV树脂、活性稀释剂、光引发剂组成，而使用的引发剂大多为有机小分子，耐黄变、耐迁移性差，其本身具有一定的而使用的引发剂大多为有机小分子，耐黄变、耐迁移性差，其本身具有一定的毒性，会产生一些有害的光分解产物(如苯甲醛)，对环境和人体健康都会产生不良影响，制约了紫外光固化技术在油墨、食品包装等领域的应用，因此具有自引发功能的紫外光固化低聚物越来越受重视。因此，使用具有自引发功能的低聚物的UV涂料、油墨、粘合剂的配方中，可以不添加光引发剂，从而避免了添加光引发剂所造成的气味、黄变、环保，难以混入、析出、迁移以及价格昂贵等问题。
[0006]当前市面上具有光引发功能的低聚物产品是美国亚什兰公司开发的Drewrad系列产品，第一类是通过多官能团丙烯酸酯与β酮酯(如乙酰乙酸乙酯、乙酰乙酸烯丙酯、甲基丙烯酸2
‑
乙酰乙酸乙酯)发生麦克尔加成反应，β酮酯中活性亚甲基上碳与丙烯酸酯碳碳双键端基碳形成新的共价键，β酮酯中羰基与一个完全被取代的碳原子相连，该键对紫外光具有不稳定性，吸收紫外光之后，很容易断键，生成乙酰基自由基和另外一个大分子自由基，具有自引发功能。第二类是利用含有羟基的小分子光引发剂(安息香、1173、184、2959)与带异氰酸基的低聚物反应，将光引发剂接入低聚物，成为具有产的UV涂料和光引发基的低聚物。
[0007]美国Bomar公司开发的具有光引发功能的低聚物产品，是将大分子光引发剂接入到低聚物分子中。2006年美国食品和药物管理局(FDA)就批准用大分子光引发剂生产的UV涂料和油墨可以用于食品和药品包装印刷中，扩展了UV油墨和涂料的应用领域。
[0008]中国专利CN107602851A公开了一种水性自引发可见光不饱和聚酯酰胺脲树脂及其制备方法，是将二元酸、二元醇和尿素混合，在氮气保护下160℃～210℃加热反应200～
600min后，蒸馏去除水分，加入季戊四醇三烯丙基醚，160℃～210℃加热反应60～120min，再加入肉桂酸，160℃～210℃加热反应60～120min，冷却，即得；本专利技术的不饱和聚酯酰胺脲树脂不仅具有自引发性，还具有水溶性和可见光固化，应用于制备水性自引发可见光固化涂料。
[0009]张鹏飞，杨保平等合成了一种超支化UV自引发聚合物，通过n(二乙醇胺)：n(甲基丙烯酸甲酯)＝1:1.05进行Michael加成反应，制得N,N
‑
二羟乙基
‑3‑
氨基甲基丙酸甲酯(MMB)；以季戊四醇为核，MMB为支化单体，采用准一步法合成第2代端羟基的超支化聚合物(PM
‑
2)；通过甲苯
‑
2,4
‑
二异氧酸酯分别与甲基丙烯酸
‑
β
‑
羟乙酯、D1173反应，制得含双键的功能单体TDI
‑
HEMA和含光引发基团的功能单体TDI
‑
1173，通过这两种单体对PM
‑
2进行端基改性反应，得到超支化UV自引发聚合物(PM
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UV)，最后通过调节PM
‑
UV中双键和光引发基团的物质的量之比制得各种PM
‑
UV，结果表明改性单体物质的量之比不同的PM
‑
UV均具有耐热性好、凝胶含量高、成膜硬度好、耐冲击性高等优点。
[0010]硫杂蒽酮(TX)光引发剂是一种夺氢型自由基光引发剂，在370～385nm间有较强的吸收，接近于UV
‑
LED灯光发出的波长在355～410nm，光引发效率较高，并且较长的紫外吸收不受颜色的影响，因此硫杂蒽酮引发剂适用于含颜料体系。目前已商品化的有2
‑
氯硫杂蒽酮(CTX)、2
‑
异丙基硫杂蒽酮(ITX)、2
‑
羟基硫杂蒽酮(HTX)、2,4
‑
二甲基硫杂蒽酮(RTX)和2,4
‑
二乙基硫杂蒽酮(DETX)，但是TX光引发剂在低聚物和活性稀释剂中溶解性都较差。

技术实现思路

[0011]本专利技术提供一种硫杂蒽酮光引发基团改性的第3代树枝状LED树脂及其制备方法。
[0012]树枝状聚合物是一种具有三维结构的大分子，有确定的分子量及尺寸，分子量分布呈现单分散性，分子结构对称，分子外围有很多官能团，因此具有特殊的物理化学性能。与传统线形涂料树脂相比，树枝状聚合物具有球形三维结构，大量端基以及分子内和分子间无链缠结等特点,能够为涂料提供低粘度、高反应活性及与基材的高附着力等优良性能，在紫外光辐照下能快速固化成膜，与其它多官能团单体混合时，可以获得良好的相溶性。
[0013]本专利技术采用新戊二醇为核、含双羟甲基羧酸单体为支化结构单元，先合成第3代含16个端羟基的树枝状聚合物，而树枝状聚合物的端羟基体积小，外围分子运动比较容易，并且存在着很强的氢键作用，所以其玻璃化转变温度(Tg)较高，从而提高交联密度、耐热性、耐磨性和抗冲击强度。
[0014]本专利技术在树枝状聚合物分子链引入硫杂蒽酮大分子光引发基团，具有以下特点：1)在聚合物链中的能量迁移和分子间反应变得更加容易，在UV
‑
LED灯光照下具有高引发活性；2)改变光活性基团与主链间的距离，提高光敏性；3)提高与体系的溶解性和相容性；4)限制了光引发基团的迁移，防止涂层黄变及老化；5)光裂解后的碎片仍连接在高分子链上，可降低体系的气味和毒性。
[0015]本专利技术通过聚氨酯链接硫杂蒽酮光引发基团，同时聚氨酯能改善树脂的柔韧性、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硫杂蒽酮光引发基团改性的第3代树枝状LED树脂的制备方法，其特征在于：所述的制备方法，各组分按质量份计，其步骤如下：a)、“准一步法”制备第3代树枝状聚合物HPB
‑
3：按新戊二醇与含双羟甲基羧酸单体的摩尔比1:2加入到装有搅拌器、温度计、加料漏斗和回流分水器的四口烧瓶中，然后加入二甲苯、催化剂对甲苯磺酸，氮气保护加热至105～150℃下回流反应1～2h，当检测的酸值低于25mgKOH/g时按第1次2倍的量分别加入含双羟甲基羧酸单体和催化剂对甲苯磺酸、适量二甲苯，在105～150℃下回流反应1～2h，当检测的酸值低于25mgKOH/g时再按第1次4倍的量分别加入含双羟甲基羧酸单体和催化剂对甲苯磺酸、适量二甲苯，105～150℃下回流反应2h后，升温到150～170℃继续反应，直至检测的酸值低于20mgKOH/g时停止反应；减压蒸出二甲苯，冷却后加入丙酮，溶解完全，加入甲苯搅拌，静置析出沉淀，抽滤，50℃真空干燥，得到纯化的第3代树枝状聚合物HPB
‑
3；b)、制备异氰酸酯
‑
丙烯酸功能单体DI
‑
HEA：在装有回流冷凝管、温度计、滴液漏斗和搅拌器的四口烧瓶中加入二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡，搅拌升温，在30～45℃下缓慢滴加含羟基丙烯酸单体、对苯二酚和丙酮组成的混合物，滴加完毕，升温至45～50℃继续反应2～4h，随后每隔30min取样检测体系的NCO值，当检测的NCO值为初始值的一半时停止反应，降温至40℃，得异氰酸酯
‑
丙烯酸功能单体DI
‑
HEA；c)、制备2
‑
(2
‑
羟基
‑
)乙氧基硫杂蒽酮HETX：在装有搅拌、温度计和加料装置的反应瓶中，加入98％浓硫酸，用冰盐浴降温到
‑
5～0℃，加入2,2
’‑
二硫代二苯甲酸，搅拌下分批加入乙二醇苯醚，控制在0～5℃反应5～6h，加入5～6倍浓硫酸体积量的冰冻过的去离水水，搅拌20min后静置，抽滤，滤饼加去离子水煮沸并回流2h，冷却，静置，抽滤，水洗，干燥得粗产品，然后粗产品用1,4
‑
二氧六环
‑
水混合溶剂重结晶，搅拌，静置，抽滤，干燥，得HETX；d)、制备硫杂蒽酮光引发基团功能单体DI
‑
HETX：在装有回流冷凝管、温度计、滴液漏斗和搅拌器的四口烧瓶中加入二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡，搅拌升温，在40～45℃下缓慢滴加HETX的丙酮溶液，滴加完毕，升温至50～60℃继续反应2～4h，随后每隔30min取样检测体系的NCO值，当检测的NCO值为初始值的一半时停止反应，得硫杂蒽酮光引发基团功能单体DI
‑
HETX；e)、制备含活性官能团的树枝状预聚物HPB
‑
HEA：将步骤a)中HPB
‑
2加入丙酮，升温至60℃搅拌溶解均匀，缓慢滴加步骤b)中DI
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HEA和对苯二酚的混合液，滴加完毕，加入二月桂酸二丁基锡，在60～70℃继续反应2～4h，随后每隔30min取样检测体系的NCO值，至NCO反应完全时停止反应，得HPB
‑
HEA树枝状预聚物；f)、制备含活性官能团
‑
光引发基团的树枝状预聚物HPB
‑
HEA
‑
HETX：将步骤e)中预聚物搅拌升温至70～90℃，搅拌下缓慢滴加步骤d)中DI
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HETX和对苯二酚的混合液，然后再加入二月桂酸二丁基锡，保温反应2～4h，随后...

【专利技术属性】
技术研发人员：许钧强，康伦国，姚东生，
申请(专利权)人：合众佛山化工有限公司，
类型：发明
国别省市：