水溶性含硅咪唑離子型液體型大分子光引發(fā)劑的合成與性能研究.pdf

1、水性光固化技術(shù)不僅具有傳統(tǒng)光固化技術(shù)高效、簡(jiǎn)便、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，而且它以水替代具有揮發(fā)性的活性稀釋劑，用于調(diào)節(jié)體系粘度，更加安全環(huán)保，符合環(huán)境友好發(fā)展理念。水性光引發(fā)劑是決定水體系光固化反應(yīng)速度的關(guān)鍵，同時(shí)，它還會(huì)影響固化膜的某些性能。但目前商品化的水性光引發(fā)劑它存在著水溶性差、氣味、遷移等缺點(diǎn)。為了解決上述問題，本課題依據(jù)離子液體具有不揮發(fā)，溶解性好等優(yōu)點(diǎn)以及有機(jī)硅具有良好的耐熱性和低表面能等特性，設(shè)計(jì)開發(fā)一種新穎、環(huán)保的水溶性含硅離子液

2、體型大分子光引發(fā)劑，使其不僅具有高效的引發(fā)能力，還具有優(yōu)異的水溶性、低遷移、不揮發(fā)、抗菌等性能。主要研究?jī)?nèi)容與所得結(jié)論:
　　1、使用2-羥基4-（2-羥乙氧基）-2-甲基苯丙酮（商品名2959），咪唑，六甲基環(huán)三硅氧烷和不同分子量的聚乙二醇等為主要原料，經(jīng)過多步反應(yīng)，得到了三種不同分子量的水溶性硅醚嵌段咪唑離子液體型大分子光引發(fā)劑[Si-En-2959Im][TsO](n=1，3，5)。利用1H-NMR、29Si-NMR和FTI

3、R確定了它們的結(jié)構(gòu)。使用TGA、UV、ESR、FTIR、LC-MS等測(cè)試手段，系統(tǒng)研究了引發(fā)劑結(jié)構(gòu)對(duì)其水溶性、揮發(fā)性、光解機(jī)理、光解碎片遷移和所制備的光固化膜的物理力學(xué)性能及抗菌性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí):合成的水溶性硅醚嵌段咪唑離子液體型大分子光引發(fā)劑與商品化的水性光引發(fā)劑相比，在水體系中存在著明顯的溶解優(yōu)勢(shì)，熱穩(wěn)定較好，且在高溫下具有較低的揮發(fā)性;該光引發(fā)劑不僅具有和傳統(tǒng)水性光引發(fā)劑相近的光引發(fā)活性，而且可以有效減少固化膜中光解碎片的遷

4、移;另外，水溶性硅醚嵌段咪唑離子液體型大分子光引發(fā)劑還具有一定的抗菌性能，可用于制備環(huán)境友好型材料和抗菌涂層。
　　2、為了探究丙烯酸酯雙鍵的引入對(duì)解決小分子光引發(fā)劑缺點(diǎn)及對(duì)引發(fā)劑性能的影響，以六甲基環(huán)三硅氧烷(D3)、咪唑、丙烯酰氯和Irgacure2959等為原料，經(jīng)過多步反應(yīng)，制備了三種可聚合水性硅醚嵌段咪唑離子液體型大分子光引發(fā)劑[Si-En-2959Im-A][TsO]。利用1H-NMR、29Si-NMR和FTIR對(duì)產(chǎn)物

5、分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了確定。使用TGA、UV、ESR、FTIR、LC-MS等測(cè)試手段，系統(tǒng)研究了引發(fā)劑結(jié)構(gòu)對(duì)其水溶性、揮發(fā)性、光解解機(jī)理、光解碎片遷移和所制備的光固化膜的物理力學(xué)性能及抗菌性的影響。同時(shí)，對(duì)比水溶性含硅咪唑離子液體型大分子光引發(fā)劑探究丙烯酸酯雙鍵的引入對(duì)引發(fā)劑性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí):合成的可聚合水性硅醚嵌段咪唑離子液體型大分子光引發(fā)劑與商品化的水溶性光引發(fā)劑相比，在水體系中存在著明顯的溶解優(yōu)勢(shì)，熱穩(wěn)定較好，且在高溫下具有較低的

6、揮發(fā)性;與水溶性光引發(fā)劑[Si-En-2959Im][TsO]相比，雙鍵的引入并沒有影響其水溶性，但使其熱穩(wěn)定和低揮發(fā)性略微有所提高;該光引發(fā)劑可有效地引發(fā)單體聚合，與光引發(fā)劑[Si-En-2959Im][TsO]相比，可以更有效減少的固化膜中光解碎片的遷移問題;另外，可聚合水性硅醚嵌段咪唑離子液體型大分子光引發(fā)劑同樣具有一定的抗菌性能，可用于制備環(huán)境友好型材料和抗菌涂層。
　　3、為了研究不同陰離子的結(jié)構(gòu)對(duì)含硅咪唑離子液體型大分

7、子光引發(fā)劑的水溶性以及其引發(fā)性能的影響，以羥基硅油、咪唑、和Irgacure2959等為原料，經(jīng)過多步反應(yīng)制備了陰離子為Br-的含硅咪唑離子液體型大分子光引發(fā)劑，再經(jīng)過陰離子交換反應(yīng)制備了含Ph4B-、TsO-、NO3-、CF3COO-不同陰離子的含硅咪唑離子液體型大分子光引發(fā)劑。利用1H-NMR、29Si-NMR和FTIR對(duì)產(chǎn)物分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了確定?？疾炝瞬煌庪x子對(duì)含硅咪唑離子液體型大分子光引發(fā)劑的水溶性、熱穩(wěn)定性、揮發(fā)性、紫外吸收以

8、及輻射光降解、引發(fā)光聚合性能、光解碎片遷移、引發(fā)聚合的光固化膜的物理力學(xué)性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí):陰離子的結(jié)構(gòu)可以顯著影響離子液體型光引發(fā)劑的溶解度，其水溶性大小順序?yàn)镻h4B-＜Br-＜TsO-＜NO3-＜CF3COO-;含不同陰離子的離子液體型光引發(fā)劑均具有較好的熱穩(wěn)定性和較低的蒸汽壓;另外，不同陰離子對(duì)離子液體型光引發(fā)劑的熱穩(wěn)定性和飽和蒸汽壓都有影響，其相應(yīng)熱穩(wěn)定性順序?yàn)镃F3COO-＜NO3-＜Ph4B-＜Br-＜TsO-，飽和