[发明专利]一种含硫光固化化合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含硫的光固化化合物及其制备方法，所述化合物含有丙烯酸酯基团或环氧基团，可用于光固化涂料或胶粘剂，提高材料的折光率，以适合于材料光学性能的改善。

背景技术

高折光率有机材料越来越多应用于显示器件、屏幕、特殊装潢、光通讯、光信息存储等领域，而光固化是获得光学涂层、光学粘结层的高效率方法，且综合应用性能往往优于传统热塑性材料，例如在LCD屏幕表面可以通过光固化方式形成高折光率与低折光率交替搭配的多层光学涂层结构，大幅提高LCD显示屏的清晰度和亮度，减少反光。光信息处理的重要器件-光子晶体可以通过成像光固化方式快速获得，材料的高折光率是决定光子晶体性能的关键指标，较大折光率的材料制作出来的光子晶体才有可能获得足够的光子带隙，便于对各种光信号进行处理。

由于光固化技术快速成型、室温操作、节能、区域可控的特点，具有光固化性能的高折光材料显示出较强的发展势头，在诸多领域显现出越来越重要的应用价值。固化前的单体或树脂本身具有较高折光率，光固化后的交联体系由于密度增加，折光率通常略有提高。

现有技术中就有机材料而言，一般基于碳氢氧元素的非芳香结构化合物，其折光率大多低于1.50。要获得较高的折光率，一般设法提高材料的摩尔折光度，即在结构中引入较高折光率的特定基团，并使这类结构基团的体积尽可能小。芳环结构大多具有较高摩尔折光度，如聚酯PET、聚碳酸酯PC等，但较多芳环结构的存在，容易导致较大的色散性，即在白光照射下，材料出现彩虹现象，引起不必要的负面效应。另外，过于稠密的芳环结构也容易导致材料脆性增加，抗老化性能下降等问题。富含溴代基团的有机材料往往具有较高折光率，但比重大，而且溴代烷结构稳定性不高，尤其在紫外光辐照下，容易发生缓慢光解反应，导致材料老化，丧失基本性能。某些含有硫元素的分子结构，其硫原子的孤对电子较为疏松，当有电磁波经过时，容易发生诱导极化，从而引起电磁波传播方向偏折。较为传统含硫高折光材料大多为环状硫醚结构，硫原子处于更加暴露的状态，因此硫原子孤对电子对入射电磁波的极化偏转作用会更强烈。直链硫醚结构折光率略低于环硫醚结构，硫代酯结构也有光分解倾向，不利于材料抗光老化。硫原子处于配位状态时，不利于折光率提高。除硫元素外，其它含硒、碲元素的醚类有机结构也可以获得较高折光率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对已有技术的不足，目的在于提供一种具有较高折光率的、富含硫的光固化化合物。

本发明的另一目的是提供一种条件温和、简单方法的上述化合物的制备方法。

本发明通过以下技术方案实现上述目的：

本发明所有内容中凡陈述“丙烯酸酯”或包括“丙烯酸酯基团”的化合物时均包括“甲基丙烯酸酯”或“甲基丙烯酸酯基团”，除非特别阐明。

一种含硫光固化化合物，是基于2，5-二巯基噻二唑的光固化单体，其结构如式I所示，

式I中，R₁、R₂为烷基，选自乙基、异丙基、正丁基、苄基、2-萘甲基、9-芴甲基、带有丙烯酸酯的基团或缩水甘油环氧基等基团，R₁、R₂可以相同，也可不同，但R₁和R₂二者至少一个为带有丙烯酸酯残基或缩水甘油环氧官能团的残基，即R₁和R₂基团至少要有一个可进行链式聚合反应，因此式I所示化合物可以是非对称结构，即R₁为烷基，R₂为丙烯酸酯基团；或对称结构，即R₁与R₂相同，均为丙烯酸酯基团或缩水甘油环氧官能团。

上述光固化化合物的制备方法为：通过2，5-二巯基噻二唑与相应烷基化试剂或带有丙烯酸酯残基或缩水甘油环氧官能团的试剂反应而得；所述反应在碱性条件下进行；所述烷基化试剂包括溴乙烷、2-溴丙烷、溴代正丁烷、氯苄、溴苄、beta-溴甲基萘、beta-氯甲基萘或9-氯甲基芴等；烷基化反应条件为，0.02摩尔的2，5-二巯基噻二唑溶解于50～150毫升的乙醇中，通入氮气条件下，添加0.002～0.02摩尔量的碱性催化剂，控制温度于室温至80℃间的某温度下，加入0.02～0.025摩尔烷基化试剂，反应2～10小时，冷却，过滤除去固体碱性催化剂，减压去除溶剂。对溶解性的碱性催化剂体系，后处理可直接通过浓缩获得单烷基化产品。所述碱性催化剂包括固体氢氧化钾、固体氢氧化钠、无水碳酸钾、无水磷酸钾、三乙胺或N，N-二甲基苄胺。

本发明的原理如下：