[發(fā)明專(zhuān)利]一種作為光引發(fā)劑的改性鈦白粉的制備方法及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110079322.X
• 申請(qǐng)日: 2021-01-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112794933B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃俊威;曾兆華;楊建文
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C08F2/48
• 分類(lèi)號(hào): C08F2/48;C08F122/14;C09D4/02;C09D11/101
• 代理公司: 深圳市創(chuàng)富知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44367
• 代理人: 高冰

本發(fā)明屬于光固化材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種作為光引發(fā)劑的改性鈦白粉的制備方法及其應(yīng)用，本發(fā)明先將鈦白粉顆粒表面的Ti?OH鍵結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為T(mén)i?F鍵結(jié)構(gòu)，再使鈦白粉顆粒表面的Ti?F鍵結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為鈦?羧酸酯結(jié)構(gòu)，從而制備得到改性鈦白粉。所制備得到的改性鈦白粉具有光引發(fā)丙烯酸酯單體或/和樹(shù)脂聚合交聯(lián)的顯著活性，可作為光引發(fā)劑，應(yīng)用在白色光固化涂料、油墨等光固化領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光固化材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種作為光引發(fā)劑的改性鈦白粉的制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

光固化是基于含有特定基團(tuán)的單體或樹(shù)脂，在光引發(fā)劑的協(xié)同作用下，經(jīng)紫外光輻照，可以快速聚合交聯(lián)固化的一種材料加工技術(shù)，機(jī)理上包括自由基光固化與陽(yáng)離子光固化，所謂特定基團(tuán)一般指(甲基)丙烯酸酯或環(huán)氧基等。基于光固化技術(shù)發(fā)展出來(lái)的光固化涂料、油墨、膠粘劑因不含溶劑，且固化極快，具有環(huán)保、高效、節(jié)能等優(yōu)勢(shì)，代表著全球涂料、油墨的發(fā)展方向。以鈦白粉著色的白色光固化涂料、油墨，因其配方中所含鈦白粉比例較高，且鈦白粉可將大部分紫外光吸收屏蔽，導(dǎo)致配方體系中的TPO光引發(fā)劑(2,4,6-三甲基苯甲酰-二苯基氧化膦)無(wú)紫外光可吸，因而導(dǎo)致鈦白著色光固化涂料和油墨的光固化效率大幅降低，往往出現(xiàn)固化不完全，附著性能、硬度、耐磨性、耐溶劑性變差等弊病，甚至不能表干。為解決此問(wèn)題，一般的應(yīng)對(duì)技術(shù)是大幅提高長(zhǎng)波吸收光引發(fā)劑TPO在配方中的比例，可基本實(shí)現(xiàn)紫外輻照全固化。但過(guò)多TPO的光引發(fā)劑會(huì)引起白色涂料、油墨發(fā)黃，損害白色效果。另一方面，也會(huì)使產(chǎn)品成本大幅上升，失去市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。再者，TPO光引發(fā)劑已被歐洲油墨印刷協(xié)會(huì)列為油墨禁用組分，因此以上述技術(shù)制造的鐵皮包裝罐、紙基和塑料基印刷包裝制品、照明LED燈板等也會(huì)受到出口限制。此外，過(guò)多使用TPO，光固化完成后，白色涂層、油墨中會(huì)殘留幾個(gè)百分點(diǎn)含量的未反應(yīng)TPO，該TPO屬于低毒性有機(jī)小分子，在固化涂層、墨層中會(huì)緩慢遷移滲出，可能會(huì)影響到涂層、墨層的衛(wèi)生安全性能。因此，有必要研制一種適用于鈦白著色且少用甚至不用傳統(tǒng)小分子有機(jī)光引發(fā)劑的光固化體系。

二氧化鈦粉末俗稱(chēng)鈦白粉或鈦白，按晶體結(jié)構(gòu)不同，可分為金紅石型、銳鈦型和板鈦礦型，具有極高的白度和較強(qiáng)的遮蓋力，酸堿作用下，除顆粒表面發(fā)生變化，晶體顆粒本身較為穩(wěn)定，總體表現(xiàn)為耐酸堿。工業(yè)上大量用于塑料增白、調(diào)制白色涂料和油墨，特別是在包裝罐印刷涂裝和LED燈板白色阻焊油墨領(lǐng)域具有十分重要的應(yīng)用價(jià)值。

TiO₂是鈦白粉的主要成分，具有半導(dǎo)體性質(zhì)特征，禁帶寬度大(約3.2eV)，對(duì)400nm以下的紫外光具有強(qiáng)烈的吸光性，二氧化鈦吸收紫外光后，由于獲得能量會(huì)發(fā)生電荷分離，導(dǎo)致晶體顆粒表面出現(xiàn)正、負(fù)電荷分離中心。對(duì)上述感光性質(zhì)加以合理利用，可以發(fā)展出一種感光活性材料。事實(shí)上，基于二氧化鈦的光催化技術(shù)就是基于上述特性，將原生二氧化鈦或改性二氧化鈦置于紫外光輻照下，使其發(fā)生光生電荷分離作用，從而使很多有機(jī)化合物發(fā)生氧化分解或轉(zhuǎn)變，同時(shí)還可以發(fā)生一些特定的還原反應(yīng)。目前，這項(xiàng)光催化技術(shù)已逐步走向成熟。在二氧化鈦光催化研究的基礎(chǔ)上，已發(fā)現(xiàn)很多長(zhǎng)鏈脂肪酸對(duì)二氧化鈦表面進(jìn)行改性后，可以起到光引發(fā)聚合的效果，即脂肪酸表面改性的二氧化鈦可以用作光引發(fā)劑，這在一定程度上為替代傳統(tǒng)是TPO光引發(fā)劑提供了新的方向。從現(xiàn)有研究報(bào)道來(lái)看，以油酸、軟脂酸、硬脂酸、棕櫚酸等長(zhǎng)鏈脂肪酸直接對(duì)二氧化鈦進(jìn)行表面改性時(shí)，因這些脂肪酸為油性低表面能液體或油性固體，二氧化鈦粉末很難直接分散，導(dǎo)致負(fù)載改性效率較差，一般使用略有極性的溶劑稀釋后，方能使二氧化鈦較好的分散并實(shí)現(xiàn)表面改性，如乙醇、丙酮等。但有機(jī)溶劑的大量使用會(huì)導(dǎo)致防火安全性和環(huán)保性降低，而且采用脂肪酸直接簡(jiǎn)單改性獲得的羧酸@TiO₂鈦白粉，其光引發(fā)固化的效率遠(yuǎn)不能到達(dá)應(yīng)用的要求，其獨(dú)立光引發(fā)的丙烯酸酯聚合轉(zhuǎn)化率一般只有5～10％，白色涂料配方仍需配合2％以上的TPO光引發(fā)劑方能達(dá)到完全固化的要求，說(shuō)明這種改性鈦白光引發(fā)劑的效能不夠高，還需進(jìn)一步改善。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種改性鈦白粉的制備方法，所制備得到的改性鈦白粉可作為光引發(fā)劑，應(yīng)用在白色光固化涂料、油墨等光固化領(lǐng)域。