專(zhuān)利名稱(chēng)：可固化樹(shù)脂組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可固化的環(huán)氧樹(shù)脂組合物；更具體而言，涉及紫外光(UV)可固化的二乙烯基芳烴二氧化物樹(shù)脂組合物；和從這種可固化的二乙烯基芳烴二氧化物樹(shù)脂組合物制備的UV固化產(chǎn)物。本發(fā)明的可固化的二乙烯基芳烴二氧化物樹(shù)脂組合物可有利地用于例如UV可固化的油墨制劑。背景和相關(guān)技術(shù)的描述放射或熱引發(fā)的陽(yáng)離子可固化的環(huán)氧化物單體和組合物公開(kāi)在美國(guó)專(zhuān)利No. 5，962,547(在此稱(chēng)為“'547專(zhuān)利”)中。特別地，'547專(zhuān)利中描述的陽(yáng)離子可固化 的環(huán)氧化物是含有氧化苯乙烯單體的化合物。'547專(zhuān)利還描述了所述陽(yáng)離子可固化的環(huán)氧化物化合物可用于粘合劑和涂料制劑。例如，UV可固化的環(huán)氧化物粘合劑制劑包括(i)陽(yáng)離子光引發(fā)劑；(ii)醇或多元醇；和(iii)氧化苯乙烯單體作為環(huán)氧化物組分。本技術(shù)領(lǐng)域公知的是，光陽(yáng)離子(photocationically)固化的環(huán)氧化物組合物具有柔韌性不充分的缺點(diǎn)，如，547專(zhuān)利和Carter等人在“柔韌性Effects of KeyVariables on Retortability, flexibility, and Other Physical Properties ofUV-Curable Cationic epoxide Coatings”，RADTECH' 94 North America, 1994 年 3 月中所教導(dǎo)；通過(guò)引用并入本文。向所述可固化的制劑添加多元醇改善了固化組合物的柔韌性，但卻損害了固化速率。因此，發(fā)現(xiàn)含有不導(dǎo)致固化速率降低的增韌組分的光陽(yáng)離子可固化的環(huán)氧化物，將是有利的。另外，用'547專(zhuān)利中描述的某些氧化苯乙烯單體遇到的問(wèn)題是在水解方面的穩(wěn)定性差。因?yàn)楸┞队诖髿夂陀捎谥苿┙M分中的污染物，相當(dāng)量的水經(jīng)常不經(jīng)意地結(jié)合到可固化的UV油墨制劑中。制劑中環(huán)氧單體的后續(xù)水解產(chǎn)生二醇基團(tuán)，并對(duì)制劑加工性和固化油墨的性質(zhì)具有不良影響。因此，工業(yè)中仍然需要提供含有增韌組分并具有高速UV加工性的光陽(yáng)離子可固化的環(huán)氧制劑。發(fā)明概沭本發(fā)明涉及一種可固化的組合物，其含有二乙烯基芳烴二氧化物(DVADO)、陽(yáng)離子光引發(fā)劑、環(huán)酯化合物和其他任選成分，致使所述組合物對(duì)光化輻射起響應(yīng)。光化輻射包括例如水銀、電子束、UV燈等的電磁或發(fā)光譜。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究所(The NationalInstitute of Standards and Technology) (NIST)在Taylor等編著的“國(guó)際單位系統(tǒng)(SI)(The International System of Units(SI)) ”，NIST Special Publication 330,2008 版中定義了光化輻射是能夠在生命或非生命物質(zhì)中造成化學(xué)變化的幅射。本發(fā)明的一種實(shí)施方式包括光陽(yáng)離子可固化的樹(shù)脂組合物，其包含(a)至少一種二乙烯基芳烴二氧化物、(b)至少一種陽(yáng)離子光引發(fā)劑、(C)至少一種環(huán)酯組分、和(d)任選的至少一種顏料物質(zhì)。
本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及所述光陽(yáng)離子可固化的二乙烯基芳烴二氧化物樹(shù)脂組合物的制備方法。本發(fā)明的又一個(gè)方面涉及從上述光陽(yáng)離子可固化的二乙烯基芳烴二氧化物樹(shù)脂組合物獲得的油墨制劑。發(fā)明詳沭在最寬的范圍內(nèi)，本發(fā)明包括光陽(yáng)離子可固化的二乙烯基芳烴二氧化物樹(shù)脂組合物，其包含(a)至少一種二乙烯基芳烴二氧化物，例如二乙烯基苯二氧化物(DVBDO)，(b)至少一種陽(yáng)離子光引發(fā)劑，例如可得自The Dow Chemical Company的Cyracure UVI-6992,(c)至少一種環(huán)酯化合物，例如ε -己內(nèi)酯、Y -己內(nèi)酯和丙交酯，和任選地(d)至少一種顏料物質(zhì)，例如有機(jī)顏料或無(wú)機(jī)顏料。有機(jī)顏料的例子是銅酞菁藍(lán)顏料，無(wú)機(jī)顏料的例子是作 為白色顏料的二氧化鈦。所生成的本發(fā)明光陽(yáng)離子可固化的二乙烯基芳烴二氧化物樹(shù)脂組合物或制劑還可以任選包含本技術(shù)領(lǐng)域中公知的一種或多種任選添加劑。在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，本發(fā)明的制劑可以用來(lái)從其制備UV可固化的油墨制劑。例如，在一種實(shí)施方式中，本發(fā)明包括陽(yáng)離子UV可固化組合物，其包含超過(guò)已知的UV組合物的幾種益處，所述益處包括例如，其中所述組合物(I)具有高速UV加工性、(2)具有低粘度、(3)含有二乙烯基芳烴二氧化物化合物、和(5)含有環(huán)酯化合物。本發(fā)明提供了來(lái)源于二乙烯基芳烴二氧化物和環(huán)酯化合物的光陽(yáng)離子可固化的環(huán)氧樹(shù)脂，它解決了先前的方法和組合物的問(wèn)題。在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明涉及含有DVADO和環(huán)酯化合物的光陽(yáng)離子可固化的環(huán)氧樹(shù)脂，它提供了若干優(yōu)點(diǎn)，包括例如高速UV加工性的優(yōu)點(diǎn)。組合物具有“高速"UV加工性意味著所述組合物能夠以可用于通過(guò)UV方法產(chǎn)生可接受的固化制品的速率被UV固化。UV可固化的印刷油墨的UV加工速度通常定義為在油墨膜已被UV加工后O. I秒至5秒,所述油墨膜抵抗向所述油墨膜施加棉球或施加拇指扭搓力而沒(méi)有可見(jiàn)損傷時(shí)所處的速度。高速UV加工產(chǎn)生利用本發(fā)明組合物的幾個(gè)其他優(yōu)點(diǎn)，包括例如高速UV加工(a)能夠使用較低量的光引發(fā)劑(例如，油墨制劑中光引發(fā)劑固體少于約4重量％);和(b)固化產(chǎn)物例如油墨產(chǎn)物的生產(chǎn)率能夠更高(例如，快10百分比)以上，舉例而言，如果最接近的技術(shù)的藍(lán)色油墨組合物的UV加工速度為每分鐘24. 4米[80英尺/min]，那么改善的藍(lán)色油墨組合物的UV加工速度將為每分鐘26. 8米[88英尺/min])。制造過(guò)程中與UV加工性有關(guān)的較高生產(chǎn)率還減少了每單位的成本。組合物的低粘度能夠使所述UV組合物的顏料和填充劑載量高。顏料和填充劑載量高又增加了組合物的色密度并改善了例如包裝印刷油墨UV組合物的質(zhì)量。對(duì)于本文中環(huán)氧化合物的“水解穩(wěn)定性”是指環(huán)氧化合物在水存在下不起反應(yīng)以表現(xiàn)出環(huán)氧官能度的量明顯減少。環(huán)氧官能度的量的明顯減少表明環(huán)氧官能度損失約5%或以上。因此，二乙烯基芳烴二氧化物樹(shù)脂的水解穩(wěn)定性是使得在室溫(約25°C)下暴露于水和24小時(shí)后，所述組合物保留了它原始環(huán)氧濃度的約60 %、優(yōu)選約70 %、更優(yōu)選約80 %。水解不穩(wěn)定的材料存在操作和運(yùn)輸問(wèn)題。水解不穩(wěn)定的材料必須利用用來(lái)最小化水分污染的控制措施進(jìn)行制造和操作。經(jīng)常實(shí)行向含有環(huán)氧化合物的陽(yáng)離子UV組合物添加親水材料例如多元醇，以改善所述UV固化的薄膜柔韌性和厚度?？墒牵褂糜H水材料如多元醇可能招致或吸引水分進(jìn)入U(xiǎn)V組合物中。通常，水分可能水解和降低某些環(huán)氧樹(shù)脂的環(huán)氧官能度的濃度，這進(jìn)而又降低了涂料質(zhì)量。在陽(yáng)離子UV可固化的組合物中使用二乙烯基芳烴二氧化物例如DVBDO和環(huán)酯化合物例如ε-己內(nèi)酯、Y-己內(nèi)酯和丙交酯，發(fā)現(xiàn)與常規(guī)的環(huán)氧化物材料比較，提供了上面提到的高速UV加工性和低粘度的益處。另外，已經(jīng)意外發(fā)現(xiàn)，二乙烯基芳烴二氧化物例如DVBDO的水解穩(wěn)定性與其他已知的二氧化物例如I，3-二異丙烯基苯二氧化物(Diroo)相比顯著提高。如技術(shù)人員所知，水解不穩(wěn)定化合物的配制、處理、運(yùn)輸和加工需要專(zhuān)門(mén)的和昂貴的措施。本發(fā)明的一個(gè)主要目標(biāo)是提供含有DVADO和環(huán)酯化合物并表現(xiàn)出快速UV加工性 的UV組合物。含有DVADO和環(huán)酯化合物的UV組合物根據(jù)最終用途要求，可以包含或可以不包含添加的多元醇或顏料或填充劑或這三種的任何組合。預(yù)計(jì)本發(fā)明的DVADO組合物的主要應(yīng)用是在UV固化組合物中，包括涂料、油墨、快速原型(rapid prototype)、粘合劑和密封劑中。另外，包含二乙烯基芳烴二氧化物和環(huán)酯化合物的光陽(yáng)離子可固化的二乙烯基芳烴二氧化物樹(shù)脂組合物有利地提供了具有高耐熱性和良好的耐環(huán)境性的新固化組合物?？捎糜诒景l(fā)明的二乙烯基芳烴二氧化物，組分(a)，特別是來(lái)源于二乙烯基苯的那些，例如DVBD0，屬于雙環(huán)氧化合物類(lèi)別，其與常規(guī)的環(huán)氧樹(shù)脂相比，具有相對(duì)低的液體粘度但在它衍生的固化組合物中賦予了更高的耐熱性和剛性。二乙烯基芳烴二氧化物中的環(huán)氧基團(tuán)的反應(yīng)性明顯低于用來(lái)制備現(xiàn)有技術(shù)的水解環(huán)氧樹(shù)脂的常規(guī)縮水甘油醚?？捎糜诒景l(fā)明的二乙烯基芳烴二氧化物可以包含，例如，在任何環(huán)位置中帶有兩個(gè)乙烯基的任何取代或未取代的芳烴核。二乙烯基芳烴二氧化物的芳烴部分可以由苯、取代苯、(取代的)環(huán)-環(huán)化苯或同系鍵合(取代)的苯、或其混合構(gòu)成。所述二乙烯基芳烴二氧化物的二乙烯基苯部分可以是鄰位、間位或?qū)ξ划悩?gòu)體或其任何混合。其他的取代基可以由耐H2O2的基團(tuán)構(gòu)成，所述基團(tuán)包括飽和烷基、芳基、鹵素、硝基、異氰酸酯、或RO-(其中R可以是飽和烷基或芳基)。環(huán)-環(huán)化苯可以由萘、四氫萘等構(gòu)成。同系鍵合(取代)的苯可以由聯(lián)苯、二苯醚等構(gòu)成。用于本發(fā)明的UV組合物中的二乙烯基芳烴二氧化物例如DVBD0，可以通過(guò)二乙烯基芳烴與過(guò)氧化氫反應(yīng)以提供可用于本發(fā)明的環(huán)氧樹(shù)脂組合物的二乙烯基芳烴二氧化物來(lái)制備。這樣制備的二乙烯基芳烴二氧化物可以用來(lái)制備本發(fā)明的水解二乙烯基芳烴二氧化物樹(shù)脂。在一種實(shí)施方式中，用于本發(fā)明的二乙烯基芳烴二氧化物可以通過(guò)例如由Marks等人在2008年12月30日提交的序號(hào)為61/141，457的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)中描述的方法生產(chǎn)，所述專(zhuān)利申請(qǐng)通過(guò)弓I用并入本文。用來(lái)制備本發(fā)明組合物的二乙烯基芳烴二氧化物總的可以由如下的一般化學(xué)結(jié)構(gòu)II-V來(lái)說(shuō)明
權(quán)利要求
1.一種光陽(yáng)離子可固化的組合物，其包含(a)至少一種二乙烯基芳烴二氧化物、(b)至少一種陽(yáng)離子光引發(fā)劑、和(C)至少一種環(huán)酯化合物。
2.權(quán)利要求I的組合物，其中所述二乙烯基芳烴二氧化物的水解穩(wěn)定性大于60%。
3.權(quán)利要求I的組合物，其中所述二乙烯基芳烴二氧化物選自一種或多種二乙烯基苯二氧化物、取代的二乙烯基苯二氧化物、二乙烯基萘二氧化物、二乙烯基聯(lián)苯二氧化物、二乙烯基二苯醚二氧化物、及其混合物。
4.權(quán)利要求I的組合物，其中所述二乙烯基芳烴二氧化物是二乙烯基苯二氧化物。
5.權(quán)利要求I的組合物，其中所述二乙烯基芳烴二氧化物的濃度范圍從約I重量％至約99重量％ ;其中所述至少一種陽(yáng)離子光引發(fā)劑的濃度范圍從約O. 05重量％至約20重量％ ;并且其中所述環(huán)酯化合物的濃度范圍從約O. 95重量％至約98. 95重量％。
6.權(quán)利要求I的組合物，其中所述至少一種陽(yáng)離子光引發(fā)劑包括二苯基(苯硫基苯基)锍陽(yáng)離子；二 [4-( 二苯基锍基)苯基]硫醚二陽(yáng)離子；三苯基锍陽(yáng)離子；六氟銻酸根 (SbF6_)陰離子，SbFx(OH)y-陰離子，其中x+y = 6 ;六氟磷酸根(PF6_)陰離子；及其混合物。
7.權(quán)利要求I的組合物，其中所述環(huán)酯化合物是內(nèi)酯或交酯。
8.權(quán)利要求I的組合物，其中所述環(huán)酯化合物是ε-己內(nèi)酯、Y-己內(nèi)酯或丙交酯。
9.權(quán)利要求I的組合物，其包含(d)至少一種顏料物質(zhì)；至少一種醇；至少一種多元醇；至少一種反應(yīng)性稀釋劑；至少一種粘度調(diào)節(jié)劑；至少一種氧雜環(huán)丁烷；或其混合物。
10.權(quán)利要求9的組合物，其中所述至少一種顏料物質(zhì)的pH包括從約4至約9。
11.權(quán)利要求9的組合物，其中所述至少一種顏料物質(zhì)包括銅酞菁藍(lán)顏料、二氧化鈦、 及其混合物。
12.權(quán)利要求9的組合物，其中所述至少一種顏料物質(zhì)的濃度范圍從約I重量％至約80重量％。
13.用于制備可固化組合物的方法，其包括混合(a)至少一種二乙烯基芳烴二氧化物、 (b)至少一種陽(yáng)離子光引發(fā)劑，和(c)至少一種環(huán)酯化合物。
14.一種固化產(chǎn)物，其從固化權(quán)利要求I的組合物得到。
全文摘要
光陽(yáng)離子可固化的組合物，其包括(a)至少一種二乙烯基芳烴二氧化物、(b)至少一種陽(yáng)離子光引發(fā)劑、和(c)至少一種環(huán)酯化合物；制造所述可固化的組合物的方法；和從中制造的固化產(chǎn)物。由上述可固化組合物制造的固化產(chǎn)物提供了性質(zhì)改善，并可用于各種應(yīng)用，包括油墨制劑。
文檔編號(hào)C08G59/24GK102985459SQ201180032129
公開(kāi)日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2011年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月28日
發(fā)明者J·W·卡特, M·J·馬克斯, L·韋爾特, G·格萊斯 申請(qǐng)人:陶氏環(huán)球技術(shù)有限責(zé)任公司