PL244249B1 - Układ fotoinicjujący polimeryzację rodnikową tworzyw sztucznych i jego zastosowanie - Google Patents

Układ fotoinicjujący polimeryzację rodnikową tworzyw sztucznych i jego zastosowanie Download PDF

Info

Publication number
PL244249B1
PL244249B1 PL438371A PL43837121A PL244249B1 PL 244249 B1 PL244249 B1 PL 244249B1 PL 438371 A PL438371 A PL 438371A PL 43837121 A PL43837121 A PL 43837121A PL 244249 B1 PL244249 B1 PL 244249B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
sensitizer
formula
initiator
radical polymerization
plastics
Prior art date
Application number
PL438371A
Other languages
English (en)
Other versions
PL438371A1 (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 PL438371A priority Critical patent/PL244249B1/pl
Publication of PL438371A1 publication Critical patent/PL438371A1/pl
Publication of PL244249B1 publication Critical patent/PL244249B1/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)

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest układ fotoinicjujący polimeryzację rodnikową tworzyw sztucznych, według wynalazku, zwłaszcza akrylanów, składający się z sensybilizatora i koinicjatora, który charakteryzuje się tym, że sensybilizator ma postać o wzorze I, a koinicjator ma strukturę o wzorze II. Przedmiotem zgłoszenia jest także zastosowanie układu fotoinicjującego polimeryzację rodnikową tworzyw sztucznych, według wynalazku, zwłaszcza akrylanów, składającego się z sensybilizatora i koinicjatora do fotosieciowania filmów polimerowych na bazie akrylanów, który charakteryzuje się tym, że sensybilizator będący pochodną kwasu kwadratowego ma postać o wzorze I, a koinicjator będący solą N-alkoksoniową ma strukturę o wzorze II, zaś układ dodaje się w ilości 0,1 do 10% wagowych w stosunku do wszystkich składników kompozycji fotoutwardzalnej. Sieciowanie prowadzi się z użyciem promieniowania UV-Vis i w temperaturze pokojowej. Pochodną kwasu kwadratowego stanowi donor elektronu, a sól N-alkoksoniowa stanowi akceptor elektronu.

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest układ fotoinicjujący polimeryzację rodnikową tworzyw sztucznych i jego zastosowanie. Układ jest potencjalnie cenny do otrzymywania tworzyw sztucznych polimeryzacyjnych, zwłaszcza na bazie akrylanów.
Fotopolimeryzacja zyskuje coraz większe znaczenie w technologii wytwarzania różnego rodzaju tworzyw polimerowych o określonych właściwościach. W ciągu ostatnich lat, zainteresowanie procesami fotoinicjowanej polimeryzacji rodnikowej gwałtownie wzrosło ze względu na szereg zalet, m.in.: niskie zużycie energii, wysoka wydajność reakcji, możliwość stosowania bezrozpuszczalnikowych mieszanin polimeryzujących, znikoma szkodliwość dla środowiska naturalnego. Z tego powodu procesy polimeryzacji rodnikowej inicjowanej fotochemicznie odgrywają bardzo ważną rolę w opracowywaniu nowatorskich 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). Fotopolimeryzacja rodnikowa przebiega według typowego mechanizmu polimeryzacji rodnikowej i obejmuje trzy etapy: inicjację, propagację oraz terminację. Etap inicjacji reakcji polimeryzacji wymaga zwykle zastosowania odpowiedniego fotoinicjatora, dlatego układy fotoinicjujące odgrywają bardzo ważną rolę w procesie fotoinicjowanej polimeryzacji rodnikowej. Poszukiwanie nowych, wysokowydajnych układów fotoinicjujących jest zatem niezwykle istotne (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). Układy fotoinicjujące można podzielić na trzy główne grupy: jednoskładnikowe, dwuskładnikowe oraz wieloskładnikowe. W literaturze można znaleźć 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 sensybilizatora w dwuskładnikowym układzie fotoinicjującym polimeryzację rodnikową mogą pełnić barwniki skwarynowe. Skwaryny należą 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 absorpcji 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. Związki te otrzymuje się m.in. w wyniku reakcji 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 1,3-bis (p-bromofenyloamino)skwaryny jako sensybilizatora oraz różnych pochodnych N-alkoksylowych zasad heterocyklicznych opisuje w swojej publikacji Kabatc i współautorzy. Stopień konwersji monomeru w tym przypadku zawiera się w przedziale od 20% do około 55% (J. Kabatc, K. Kostrzewska, R. Dobosz, Ł. Orzeł, K. Jurek, N-alkoxypyridinium salts as coinitiators in radical polymerization: synthesis and photochemical properties, J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem., 2017, 55, 2840-2850). W artykule Recent advances on squarainehasedphotoinitiators 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 squarainebased photoinitiators of polymerization, Eur. Polym. J., 2021,150, 110427).
Celem wynalazku było opracowanie i sporządzenie kompozycji, która efektywnie inicjowałaby reakcję polimeryzacji rodnikowej akrylanów pod wpływem promieniowania UV-Vis w krótkim czasie.
Układ fotoinicjujący polimeryzację rodnikową tworzyw sztucznych, według wynalazku, zwłaszcza akrylanów, składający się z sensybilizatora i koinicjatora, charakteryzuje się tym, że sensybilizator ma postać o wzorze I a koinicjator ma strukturę o wzorze II.
Zastosowanie układu fotoinicjującego polimeryzację rodnikową tworzyw sztucznych, według wynalazku, zwłaszcza akrylanów, składającego się z sensybilizatora i koinicjatora do fotosieciowania filmów polimerowych na bazie akrylanów, charakteryzuje się tym, że sensybilizator będący pochodną kwasu kwadratowego ma postać o wzorze I a koinicjator będący solą N-alkoksoniową ma strukturę o wzorze II, zaś układ dodaje się w ilości 0,1 do 10% wagowych w stosunku do wszystkich składników kompozycji fotoutwardzalnej. Sieciowanie prowadzi się z użyciem promieniowania UV-Vis i w temperaturze pokojowej. Pochodna kwasu kwadratowego stanowi donor elektronu a sól N-alkoksoniowa stanowi akceptor elektronu.
Kompozycja według wynalazku charakteryzuje się szybkim przebiegiem polimeryzacji, tworząc usieciowane polimery o dobrych właściwościach w krótkim czasie.
Przedmiot wynalazku ilustrują poniższe przykłady wykonania i rysunek, na którym sensybilizator jest przedstawiony na Wzorze I, a koinicjator na Wzorze II.
Przykład 1
Kompozycję monomerową o grubości warstwy 1 mm składającą się z 1,8 ml triakrylanu 2-etylo-2-(hydroksymetylo)-1,3-propanodiolu (TMPTA), 0,2 ml 1-metylo-2-pirolidonu (MP), sensybilizatora o strukturze określonej wzorem I o stężeniu 0,1% wag. oraz koinicjatora o wzorze II o stężeniu 1% wag. naświetlano lampą OmniCure S2000 (Lumen Dynamics Group Inc.) emitującą promieniowanie z zakresu 300-600 nm o natężeniu 50 mWxcm-2. Po kilku sekundach naświetlania mieszaniny polimeryzującej obserwuje się zestalenie ciekłej kompozycji w stały, szklisty polimer.
Przykład 2
Kompozycję monomerową o grubości warstwy 1 mm składającą się z 1,8 ml triakrylanu 2-etylo-2-(hydroksymetylo)-1,3-propanodiolu (TMPTA), 0,2 ml 1-metylo-2-pirolidonu (MP), sensybilizatora o strukturze określonej wzorem I o stężeniu 0,3% wag. oraz koinicjatora o wzorze II o stężeniu 1% wag. naświetlano lampą OmniCure S2000 (Lumen Dynamics Group Inc.) emitującą promieniowanie z zakresu 300-600 nm o natężeniu 50 mWxcm-2. Po kilku sekundach naświetlania mieszaniny polimeryzującej obserwuje się zestalenie ciekłej kompozycji w stały, szklisty polimer.
Przykład 3
Kompozycję monomerową o grubości warstwy 1 mm składającą się z 1,8 ml triakrylanu 2-etylo-2-(hydroksymetylo)-1,3-propanodiolu (TMPTA), 0,2 ml 1-metylo-2-pirolidonu (MP), sensybilizatora o strukturze określonej wzorem I o stężeniu 0,3% wag. oraz koinicjatora o wzorze II o stężeniu 2% wag. naświetlano lampą OmniCure S2000 (Lumen Dynamics Group Inc.) emitującą promieniowanie z zakresu 300-600 nm o natężeniu 30 mWxcm-2. Po kilku sekundach naświetlania mieszaniny polimeryzującej obserwuje się zestalenie ciekłej kompozycji w stały, szklisty polimer.

Claims (2)

1. Układ fotoinicjujący polimeryzację rodnikową tworzyw sztucznych, zwłaszcza 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 tworzyw sztucznych, zwłaszcza 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-Vis i w temperaturze pokojowej.
PL438371A 2021-07-07 2021-07-07 Układ fotoinicjujący polimeryzację rodnikową tworzyw sztucznych i jego zastosowanie PL244249B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL438371A PL244249B1 (pl) 2021-07-07 2021-07-07 Układ fotoinicjujący polimeryzację rodnikową tworzyw sztucznych i jego zastosowanie

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL438371A PL244249B1 (pl) 2021-07-07 2021-07-07 Układ fotoinicjujący polimeryzację rodnikową tworzyw sztucznych i jego zastosowanie

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL438371A1 PL438371A1 (pl) 2023-01-09
PL244249B1 true PL244249B1 (pl) 2023-12-27

Family

ID=84810932

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL438371A PL244249B1 (pl) 2021-07-07 2021-07-07 Układ fotoinicjujący polimeryzację rodnikową tworzyw sztucznych i jego zastosowanie

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL244249B1 (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
PL438371A1 (pl) 2023-01-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yilmaz et al. Thioxanthone− fluorenes as visible light photoinitiators for free radical polymerization
Topa et al. One-component cationic photoinitiators based on coumarin scaffold iodonium salts as highly sensitive photoacid generators for 3D printing IPN photopolymers under visible LED sources
PL244249B1 (pl) Układ fotoinicjujący polimeryzację rodnikową tworzyw sztucznych i jego zastosowanie
JP5964242B2 (ja) 光開始反応
Ma et al. Multicomponent photoinitiating systems containing arylamino oxime ester for visible light photopolymerization
Wu et al. New acyl phosphine oxides as high-performance and low migration type I photoinitiators of radical polymerization
EP2640755B1 (en) Photoinitiator compositions
Peng et al. Naphthoquinone derivatives: Naturally derived molecules as blue-light-sensitive photoinitiators of photopolymerization
PL244289B1 (pl) Układ fotoinicjujący polimeryzację rodnikową akrylanów i jego zastosowanie
Hola et al. New versatile bimolecular photoinitiating systems based on amino-m-terphenyl derivatives for cationic, free-radical and thiol–ene photopolymerization under low intensity UV-A and visible light sources
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
CN112574110B (zh) 酰基取代吡唑啉硫鎓盐衍生物的制备及其应用
US8399533B2 (en) Photocurable compositions containing N-oxyazinium salt photoinitiators
EP0555058B1 (en) (Oxo)sulfonium complex, polymerizable composition containing the complex, and method of polymerizing composition
He et al. NIR‐Sensitized Activated Formation of Lophyl Radicals by Heptamethine Cyanines Enables Dry Film Photoresists
US20120121815A1 (en) Method of photopolymerizing of acrylates
Balcerak-Woźniak et al. Dual role of novel highly efficient radical generators for UV/LED-activated polymerization processes
PL238050B1 (pl) Pochodne 2-amino-4,6-difenylobenzeno-1,3-dikarbonitrylu, sposoby ich wytwarzania, systemy fotoinicjujące do procesów fotoinicjowanej polimeryzacji kationowej, rodnikowej, tiol-en i hybrydowej oraz zastosowania pochodnych 2-amino-4,6-difenylobenzen- 1,3-dikarbonitrylu
JP3873310B2 (ja) 感エネルギー線酸発生剤、感エネルギー線酸発生剤組成物、硬化性組成物およびその硬化物
EP2190887B1 (en) Photoinitiators for energy curing
CN112441953A (zh) 含二苯硫醚基酮甲酸酯水溶性光聚合引发剂及其制备方法
JP2905979B2 (ja) 1,2−ジスルホンを含有する酸硬化バインダー組成物
PL248381B1 (pl) Nowe sole jodoniowe, sposób wytwarzania nowych soli jodoniowych, zastosowanie nowych soli jodoniowych, nowe kompozyty fotoutwardzalne przeznaczone na wypełnienia stomatologiczne, sposób wytwarzania nowych kompozytów fotoutwardzalnych przeznaczonych na wypełnienia stomatologiczne i zastosowanie pochodnych bifenylu
PL228289B1 (pl) Nowe pochodne 2-amino-4,6-difenylobenzeno-1,3-dikarbonitrylu, sposób ich wytwarzania i zastosowanie, nowe fotosensybilizatory do procesów fotoinicjowanej polimeryzacji kationowej oraz nowe systemy fotoinicjujace