本发明专利技术涉及一种在近紫外‑可见光区具有高感光性的双肟酯类光引发剂及其制备方法和应用，是一种对于365nm～425nm紫外‑可见光区都有效、非离子、无卤素的光引发剂，具有强吸电子能力的肟酯类基团为吸电子基团，噻吩连接的共轭体系，双取代对称结构。该光引发剂不仅在储存稳定性、感光度、显影性和图案完整性等方面性能优异，而且与同类光引发剂相比其制备方法简单，适用光源范围宽且毒性低；关键在于其结构上双取代特性使其生酸性能成倍的提高，性能优于现有的单肟酯类光引发剂产品。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光引发剂
，特别涉及一类紫外-可见光高度敏感的含噻吩环的双肟酯类高感光度光引发剂，具体为取代位置不同、酯基不同的含噻吩环的双肟酯类光引发剂及其制备方法和应用。
技术介绍
具有肟酯结构的化合物在本领域中作光引发剂被广泛知悉，如公开号CN99108598A、CN101508744A、CN10565472A、CN104672354A等专利文献公开了不同的咔唑肟酯和酮肟酯类光引发剂，这些公开的光引发剂可在不同程度上满足当前显示面板、彩色滤光片及光固化或光刻胶的应用要求。紫外-可见光固化技术是涂料、油墨、粘合剂等领域中的一种环保技术，材的核心在于可光致固化的可聚合单体和合适的光引发剂。与传统的含溶剂体系比，无溶剂排放、效率高、节能等特点突出，所以应用在众多领域，例如板材加工、复合材料等等都有广泛的应用。另外随着微电子和光电科技的发展，现有产品在一些应用领域开始显现不足，产品的更新换代也对光引发剂提出了更高要求。目前应用于液晶间隙控制材料用的光致蚀剂大多耐热性不佳，烘烤或封装制程中容易塌陷使得间隙材料缩水，而在涂布、曝光显影等制程中如刻意加大间隙控制材料的高度会增加成本，受热塌陷时热融出的小分子将会污染液晶。在高端彩色滤光片的制作中，一方面光引发剂需满足高溶解性、热稳定性良好的基本要求；另一方面其高色彩的质量性能要求需要大大提高色浆或颜料的浓度，需要使用经高度着色的抗蚀剂。随着颜料含量的增加，色彩抗蚀剂的固化变得更加困难，其固化后图像的清晰度、完整度也都有较高的要求，这就需要更高感光度的引发剂来解决上述问题。在光固化领域中，具有高感光性、稳定性高、且易于制备的光引发剂仍然是该领域的发展首选，随着人们对于环境保护、生产安全意识及劳保各类要求的不断提高、以及光聚合技术的不断发展，LED、LDI等低能耗、高安全性且环保的曝光灯源成为了本领域技术应用和发展的一种趋势。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种含噻吩环的双肟酯类光引发剂及其制备方法和应用，化学结构中噻吩环和双肟酯基团的存在，使得该光引发剂不仅在储存稳定性、感光度、显影性和图案完整性等方面性能优异，而且与同类的相比，表现出明显提高感光度和热稳定性，最关键在于其吸收波长发生明显红移，它们与紫外-可见发射的LED等光源有良好的匹配，体现出了很高的感光度。本专利技术提出的一种含噻吩环的双肟酯类光引发剂，所述双肟酯类光引发剂为非离子、无卤素，且对365nm～425nm和深紫外线区都有效的光引剂，由具有强吸电子能力的肟酯类基团作为吸电子基团，与噻吩连接组成的共轭体系，为双取代对称结构；根据肟酯类基团取代位置的不同，可分为间位、对位或临位双肟酯光引发剂：所述双肟酯类光引发剂的结构通式（I）如下：（I）其中：R1、R2分别为羧酸基团或者磺酰基团，所述羧酸基团选自C1～C18的烷基羧酸基、苯基羧酸基或樟脑基羧酸基中任一种，所述磺酰基团选自烷基磺酰基、苯基磺酰基或樟脑基磺酰基中任一种，所述羧酸基团或者磺酰基团中的H原子可以各自独立地被NO2、CN、C1～C18的烷基、或C3～C8的环烷基、或C1～C4的烷基与C3～C8的环烷基组成的环烷基烷基、或含有O、S、N原子的杂环基团中任一种取代。本专利技术中，R1、R2基团为羧酸基或者磺酸基，带有C1～C4的直链或者支链烷基、取代苯基。具体的：所述羧酸基团为乙酰基、丙酰基、丁酰基、苯甲酰基、对甲氧基苯甲酰基或三氟甲烷甲酰基中任一种，所述磺酸基团为三氟甲烷磺酰基、对三氟甲烷磺酰基、甲磺酰基或对甲苯磺酰基中任一种。本专利技术提出的含噻吩环的双肟酯类光引发剂的制备方法，具体步骤如下：（1）中间体肟的合成：将1当量的硝基噻吩于120ml的甲醇中溶解，室温下加入3当量的氢氧化钾，充分溶解；将0.5当量的间位、对位或临位苯二乙腈溶于60ml的四氢呋喃，于恒压滴管中逐滴滴加到硝基噻吩的甲醇溶液中，用浓盐酸调节pH值至5，反应24h，反应结束后，所得产物倒入水中，抽滤，得到固体产物，柱层析提纯；反应式如下：（2）双肟酯类光引发剂的合成：惰性气体保护下，将步骤（1）所得的1当量中间体肟置于干燥烧瓶中，注入无水四氢呋喃，铝箔包裹避光，置于冰水浴中冷却；注入3当量的无水三乙胺，冰水浴下逐滴滴加2当量酰卤或者磺酰卤化合物，反应2h；二氯甲烷萃取，无水硫酸钠干燥，旋蒸，柱层析提纯，真空烘箱干燥8-12h；反应式如下：其中：R1、R2分别为羧酸基团或者磺酰基团，所述羧酸基团选自C1～C18的烷基羧酸基、苯基羧酸基或樟脑基羧酸基中任一种，所述磺酰基团选自烷基磺酰基、苯基磺酰基或樟脑基磺酰基中任一种，所述羧酸基团或者磺酰基团中的H原子可以各自独立地被NO2、CN、C1～C18的烷基、或C3～C8的环烷基、或C1～C4的烷基与C3～C8的环烷基组成的环烷基烷基、或含有O、S、N原子的杂环基团中任一种取代。结构式中的X为Cl或者Br。本专利技术中，步骤（2）中所述惰性气体是氮气或氩气。本专利技术中，步骤(1)中的苯二乙腈为1,2-苯二乙腈、1,3-苯二乙腈或1,4-苯二乙腈中的任一种。本专利技术中，步骤(1)中，当苯二乙腈为1,2-苯二乙腈时，四氢呋喃可以采用甲醇替代。本专利技术中，步骤(1)中氢氧化钾可以采用四甲基氢氧化铵或叔丁醇钾替代。本专利技术中，步骤（2）中所述的酰卤或者磺酰卤为包含R1、R2基团的化合物。本专利技术提出的所述的含噻吩环的双肟酯类光引发剂在光引发体系中的应用，所述双肟酯类光引发剂在光照下高效引发不同单体聚合。（此应用并未在实施例中体现）本专利技术中，所述光引发剂用于不同单体聚合的方法，具体步骤如下：（1）按单体：光引发剂：助剂的质量比100：1~1.5：0~4.5配比原料；（2）搅拌使其充分溶解；（3）以不同波长或者不同光强的光源照射聚合体系；（4）用在线红外的方法通过其特征峰的变化研究聚合转化率；其中：步骤（11）中的光源可为汞灯（高压，中压和低压），以及发射波长是365~425nm的LEDs，LDI光源。本专利技术中所述含噻吩环的双肟酯类光引发剂在光固化及光刻胶领域中的应用。本专利技术具有如下优点：1、本专利技术制备方法中使用的原料均是现有技术中的已知化合物，可商业购得。2、本制备方法简单，仅需两部即可得到目标分子，制备过程中不产生污染性废物，易于提纯，产率高，光吸收性质好，产酸高，单体中易于溶解，其吸收峰位于365~425nm之间，可以在紫外-可见光的激发下引发单体聚合，且都具有较快的引发速率和非常高的聚合转化率。3、本光引发剂不仅在储存稳定性、感光度、显影性和图案完整性等方面性能优异，而且与同类的相比，表现出明显提高感光度和热稳定性，它们与紫外-可见发射的LEDs等光源有良好的匹配，体现出了很高的感光度。附图说明图1不同光生酸剂在乙腈溶液中的紫外-可见吸收光谱图，(a)PG-1；(b)PG-2；(c)PG-3。图2不同光生酸剂的乙腈溶液在425nm可见光激发下的紫外-可见吸收光谱图，(a)PG-1；(b)PG-2；(c)PG-3，光强8mW/cm2。图3不同光生酸剂和罗丹明B的乙腈溶液在425nm可见光激发下的紫外-可见吸收光谱图，(a)PG-1；(b)PG-2；(c)PG-3，光强8mW/cm2。图4实施例1目标分子引发乙烯基醚单体（DVE-3）在不同波长光本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种含噻吩环的双肟酯类光引发剂，其特征在于所述双肟酯类光引发剂为非离子、无卤素，且对365nm～425nm紫外‑可见光区都有效的光引发剂，由具有强吸电子能力的肟酯类基团作为吸电子基团，与噻吩连接组成的共轭体系，为双取代对称结构；根据肟酯类基团取代位置的不同，可分为间位、对位或临位双肟酯光引发剂：所述双肟酯类光引发剂的结构通式（I）如下：其中：R1、R2分别为羧酸基团或者磺酰基团，所述羧酸基团选自C1～C18的烷基羧酸基、苯基羧酸基或樟脑基羧酸基中任一种，所述磺酰基团选自烷基磺酰基、苯基磺酰基或樟脑基磺酰基中任一种，所述羧酸基团或者磺酰基团中的H原子可以各自独立地被NO2、CN、C1～C18的烷基、或C3～C8的环烷基、或C1～C4的烷基与C3～C8的环烷基组成的环烷基烷基、或含有O、S、N原子的杂环基团中任一种取代。
【技术特征摘要】
1.一种含噻吩环的双肟酯类光引发剂，其特征在于所述双肟酯类光引发剂为非离子、无卤素，且对365nm～425nm紫外-可见光区都有效的光引发剂，由具有强吸电子能力的肟酯类基团作为吸电子基团，与噻吩连接组成的共轭体系，为双取代对称结构；根据肟酯类基团取代位置的不同，可分为间位、对位或临位双肟酯光引发剂：所述双肟酯类光引发剂的结构通式（I）如下：其中：R1、R2分别为羧酸基团或者磺酰基团，所述羧酸基团选自C1～C18的烷基羧酸基、苯基羧酸基或樟脑基羧酸基中任一种，所述磺酰基团选自烷基磺酰基、苯基磺酰基或樟脑基磺酰基中任一种，所述羧酸基团或者磺酰基团中的H原子可以各自独立地被NO2、CN、C1～C18的烷基、或C3～C8的环烷基、或C1～C4的烷基与C3～C8的环烷基组成的环烷基烷基、或含有O、S、N原子的杂环基团中任一种取代。2.根据权利要求1所述的含噻吩环的双肟酯类光引发剂，其特征在于：R1、R2基团为羧酸基或者磺酸基，带有C1～C4的直链或者支链烷基、取代苯基；具体的：所述羧酸基团为乙酰基、丙酰基、丁酰基、苯甲酰基、对甲氧基苯甲酰基或三氟甲烷甲酰基中任一种，所述磺酸基团为三氟甲烷磺酰基、对三氟甲烷磺酰基、甲磺酰基或对甲苯磺酰基中任一种。3.一种如权利要求1所述的含噻吩环的双肟酯类光引发剂的制备方法，其特征在于具体步骤如下：（1）中间体肟的合成：将1当量的硝基噻吩于120ml的甲醇中溶解，室温下加入3当量的氢氧化钾，充分溶解；将0.5当量的间位、对位或临位苯二乙腈溶于60ml的四氢呋喃，于恒压滴管中逐滴滴加到硝基噻吩的甲醇溶液中，用浓盐酸调节pH值至5，反应24h，反应结束后，所得产物倒入水中，抽滤，得到固体产物，柱层析提纯；反应式如下：（2）双肟酯类光引发剂的合成：惰性气体保护下，将步骤（1）所得的1当量中间体肟置于干燥烧瓶中，注入无水四氢呋喃，铝箔包裹避光，置于冰水浴中冷却；注入3当量的无水三乙胺，冰水浴下逐滴滴加2当量酰卤或者磺酰卤...
【专利技术属性】
技术研发人员：金明，孙新，万德成，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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