專利名稱：光敏引發(fā)劑組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光敏引發(fā)劑組合物，其用于可以使用紫外(UV)輻射、特別是來自于發(fā)光二極管(LED)光源的UV輻射固化的油墨和涂料中。
背景技術(shù)：
在過去幾年中，由于與常規(guī)的中壓汞弧固化燈相比具有低溫運(yùn)行和極長壽命的優(yōu)點(diǎn)，UV LED固化成為重要開發(fā)的主題。由于LED單元的固有小尺寸及其容易被設(shè)計(jì)到商業(yè)印刷系統(tǒng)中的能力，UV LED燈是有優(yōu)勢的。發(fā)明名稱為“用于凝固輻射固化性油墨的裝置和方法”(Apparatus and method for setting radiation curable ink)的US 2002/0149660(Arthur LCleary 禾口 Jos印h A Lahut)描述了使用UV LED燈來固化噴墨油墨的設(shè)備和方法。發(fā)明名稱為“用于固化油墨、 涂料和膠粘劑的發(fā)光裝置和方法”(Light emitting apparatus and method for curing inks, coatings and adhesives)的 US 7, 175, 712 (Con-Trol-Cure Inc.)描述了交錯(cuò)成行的UVLED芯片，所述UV LED芯片以使得可在移動(dòng)的幅材上對油墨和涂料進(jìn)行UV固化的方式設(shè)置。發(fā)明名稱為“噴墨 UV 固化”Qnkjet UV curing)的 US 2005/0104946 (Con-Trol-Cure Inc.)描述了可以安裝UV LED并將其用于固化紫外線噴墨油墨或使它們至少部分聚合的方式以及使用惰性氣體環(huán)境以通過抑制氧抑制來提高固化的需要。在那些文獻(xiàn)中沒有公開特別適合于使用LED燈進(jìn)行固化的制劑的細(xì)節(jié)。發(fā)明名稱為“噴墨印刷機(jī)” ankjet Printer)的US 2005/0U8274(柯尼卡美能達(dá)控股公司(Konica Minolta Holdings Inc.)) 描述了利用UV LED固化的完全一體化的噴墨印刷單元，其避免了源自常規(guī)固化燈的熱的問題，并且建造起來也更小且更便宜。所述申請還描述了性質(zhì)上為自由基或陽離子的UV油墨，但是沒有提供固化這種組合物所必需的任何光敏引發(fā)劑類型的細(xì)節(jié)。盡管汞弧燈典型地具有多色發(fā)射光譜，從而發(fā)射200至450nm的UV-可見光譜所有區(qū)域中的光，但是UV LED燈典型地僅在朝向光譜較長端的UV波長，例如365-420nm、典型約395nm處具有單一發(fā)射帶。廣泛接受的是，短波長UV光特別負(fù)責(zé)油墨和涂料中的“表面固化”，而長波長光具有高得多的穿透性并負(fù)責(zé)大部分“貫通固化”。與典型的中壓汞燈相反，與UV LED燈有關(guān)的降低的總UV輸出對UV油墨配方師設(shè)置了兩個(gè)重要限制，首先，表面固化更難實(shí)現(xiàn)，其次，在LED發(fā)射區(qū)域中吸收光的光敏引發(fā)劑的數(shù)量非常少且使得有效的配制更加困難。當(dāng)使用UV LED燈或其他單色UV光源來固化油墨和涂料時(shí)，必須使用與光源的波長協(xié)調(diào)的光敏引發(fā)劑體系。發(fā)明名稱為“用于受激準(zhǔn)分子固化的油墨”(Ink for Excimer curing)的 TO 2005/1111 (富林特油墨公司(Flint Ink Corporation))描述了適合于使用受激準(zhǔn)分子燈如Mecomatic Blue”來固化平版印刷油墨的光敏引發(fā)劑制劑。特別地， 該文獻(xiàn)公開了一種平版印刷油墨組合物，其中所述油墨組合物在暴露于調(diào)至300nm以上波長的準(zhǔn)分子光源時(shí)發(fā)生固化。所公開的光敏引發(fā)劑組合主要為氨基烷基苯基酮、氧化膦和一些二苯甲酮衍生物。優(yōu)選的實(shí)施方案包括使用308nm光源固化的具有4-6%的4-苯甲酰基-4’-甲基二苯基硫化物和2-4%的氨基苯甲酸酯增效劑4_( 二甲基氨基)苯甲酸乙酯的組合物。類似地，發(fā)明名稱為“可以用光化性能量射線固化的油墨和印刷品”(Ink curable with actinic energy ray and printed matter)的 TO 2009/008226 (東洋油墨制造公司CToyo ink manufacturing company))描述了適合與在350至420nm波長范圍內(nèi)發(fā)光的LED固化燈一起使用的油墨。還描述了一種組合物，其含有光裂解型光敏引發(fā)劑如氨基烷基苯基酮和/或氧化膦光敏引發(fā)劑以及作為二烷基氨基二苯甲酮的奪氫型光敏引發(fā)劑。 所述制劑還任選含有叔胺化合物。W02004/056581 GncaDigital Printer Ltd和kricol Ltd. Curing)描述了在惰性環(huán)境中基于單色(典型地為LED)光源對可UV固化的噴墨油墨進(jìn)行固化的方法。還描述了一系列可能用于在氮?dú)舛栊原h(huán)境中固化這些噴墨油墨的光敏引發(fā)劑，其包括氨基烷基苯基酮如Irgacure 369和光敏劑如噻噸酮。實(shí)施例2中的油墨制劑D使用了 8% Irgacure 369與2%異丙基噻噸酮的組合。JP沈2068752 (精工愛普生公司(Seiko Epson Corporation))描述了一種油墨組合物，其包含N-乙烯基可聚合化合物以及選自如下的兩種以上光聚合引發(fā)劑雙酰基氧化膦、單酰基氧化膦和氨基烷基苯基酮。 坂田公司(Sakata Corporation))描述了陽離子固化性UV噴墨油墨，其含有陽離子聚合引發(fā)劑和通過波長在400nm左右的光產(chǎn)生敏化功能的敏化劑。JP 29035650(坂田公司)描述了一種可光聚合化合物的使用，所述可光聚合化合物即5-30wt%的在分子中具有兩個(gè)可光聚合官能團(tuán)和兩個(gè)氨基的丙烯酸化的胺化合物以及5-20wt%的通過波長為300-450nm的光來顯示引發(fā)劑功能的化合物。WO 2007/017644(太陽化學(xué)有限責(zé)任公司(Sim Chemical B. V.))描述了適合于使用UV LED光源進(jìn)行固化的陽離子噴墨油墨，其包含碘·:‘鹽光敏引發(fā)劑和噻噸酮敏化劑。K Dietliker等人在1987年佛羅倫薩輻射固化 (Radtech)大會的文章“通過三重態(tài)敏化劑對光敏引發(fā)劑進(jìn)行敏化”(“knsitization of photoinitiators by triplets sensitizers”)，第 3-37 頁詳細(xì)描述了通過利用源自吸收輻射光譜區(qū)域中的光的噻噸酮化合物的三重態(tài)能量轉(zhuǎn)移機(jī)理，使用波長不被氨基烷基苯基酮型光敏引發(fā)劑吸收的光，由它們產(chǎn)生固化基團(tuán)的潛力。特別地，該文章描述了 Irgacure 369或Irgacure 907與噻噸酮衍生物如異丙基噻噸酮的組合的效果。這些“敏化共混物” 現(xiàn)在對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是公知的。2010年3月18日公開并且不構(gòu)成本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)的一部分的JP 2010-59334(東洋油墨制造有限公司(Toyo Ink Manufacturing Company Limited))，描述了可使用UV LED光源固化的油墨，其包含(A)噻噸酮；(B) α-氨基烷基苯基酮；(C)烯鍵式不飽和單體；和⑶叔胺增效劑(段落W010])。適合的叔胺增效劑列于段落W029]中
并包括N，N’ - 二甲基氨基對苯甲酸酯。在可獲得的材料中，本領(lǐng)域技術(shù)人員普遍接受的觀點(diǎn)是，單?；趸⒒螂p?；趸⒐饷粢l(fā)劑對于與UV LED光源一起使用是最有效的，并且二烷基氨基二苯甲酮(特別是N，N’ - 二乙基氨基二苯甲酮)、噻噸酮和氨基烷基苯基酮是其他有價(jià)值的替代物。然而，高水平氧化膦引發(fā)劑的使用必然引起幾種對環(huán)境有害的不受歡迎的健康和安全性標(biāo)記類別如R43(敏化)和R 50/53。此外，二烷基氨基二苯甲酮衍生物如乙基米氏酮在日本經(jīng)常使用，但是從商業(yè)觀點(diǎn)來看不可接受在歐洲使用，因?yàn)樗鼈兊慕Y(jié)構(gòu)與米氏酮，已知的人類致癌物相關(guān)。使用UV LED光源仍然難以實(shí)現(xiàn)油墨和涂料的足夠快速的固化連同表面處的足夠固化水平。即使固化速度和/或表面固化水平的相對小的改進(jìn)，也會對可使用UV LED光源固化的油墨和涂料的商業(yè)可行性產(chǎn)生重大影響。因此，對于適合于使用UV LED光源進(jìn)行固化的改進(jìn)的油墨和涂料制劑，仍存在需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及在暴露于源自LED光源的UV輻射后能夠引發(fā)自由基固化反應(yīng)的光敏引發(fā)劑體系。本發(fā)明的光敏引發(fā)劑體系是獨(dú)特的光敏引發(fā)劑共混物，已發(fā)現(xiàn)其與現(xiàn)有技術(shù)中公開的或本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的光敏引發(fā)劑共混物相比，顯著提高了固化速度。在第一方面中，本發(fā)明提供了一種光敏引發(fā)劑體系，其包含氨基烷基苯基酮與噻噸酮連同多官能氨基苯甲酸酯增效劑的組合。已發(fā)現(xiàn)，這種光敏引發(fā)劑體系適合于包含在暴露于源自UV LED光源和其他光源的輻射之后可以固化的油墨或涂料制劑中。還已發(fā)現(xiàn)， 當(dāng)與已知體系相比時(shí)，包含上述組分的光敏引發(fā)劑體系提供了優(yōu)越的固化速度。本發(fā)明第一方面的光敏引發(fā)劑體系通常適合于包含在下面描述的本發(fā)明第二方面的油墨或涂料制劑中。典型地，本發(fā)明第一方面的光敏引發(fā)劑體系適合用于可在空氣下固化的著色的油墨或涂料制劑中。盡管氨基烷基苯基酮與噻噸酮的組合使用作為有效的光敏引發(fā)劑體系是公知的， 并且在WO 2004/056581中也已報(bào)道了當(dāng)在氮?dú)庀鹿袒瘯r(shí)將其用于LED固化，但是以前尚未提議連同氨基苯甲酸酯、特別是多官能氨基苯甲酸酯增效劑使用氨基烷基苯基酮和噻噸酮的組合。多官能氨基苯甲酸酯增效劑的使用賦予了驚人和顯著的固化速度提高。盡管不希望受任何特定理論束縛，但是推測多官能氨基苯甲酸酯增效劑的使用，不僅可能由于存在能夠形成鏈引發(fā)基團(tuán)的多個(gè)氨基苯甲酸酯基而起特別有效的鏈引發(fā)劑的作用，而且可充當(dāng)交聯(lián)劑。發(fā)現(xiàn)噻噸酮光敏引發(fā)劑有效地吸收由UV LED光源發(fā)射的范圍內(nèi)的光，因此可以起敏化劑的作用。盡管氨基烷基苯基酮光敏引發(fā)劑在吸收由UV LED光源發(fā)射的UV光時(shí)可能不是同樣有效，但是發(fā)現(xiàn)將它們包含在UV光敏引發(fā)劑體系中在提高獲得的固化水平方面是有利的。因此發(fā)現(xiàn)，連同噻噸酮光敏引發(fā)劑/敏化劑和多官能氨基苯甲酸酯增效劑使用氨基烷基苯基酮光敏引發(fā)劑是特別有利的組合。根據(jù)第二方面，本發(fā)明提供了包含本發(fā)明第一方面的光敏引發(fā)劑體系的可UV 固化的油墨或涂料制劑。在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明第二方面的油墨或涂料制劑包含約 2-15%的重量比為9. 9 1至1 9.9的氨基烷基苯基酮與噻噸酮衍生物的組合，以及約 1-10%的多官能N，N’ - 二甲基氨基苯甲酸酯增效劑，所述百分率基于油墨或涂料的總重量。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了用于制備印刷或涂布物品的方法，所述方法包括將本發(fā)明第二方面的油墨或涂料制劑涂布到基材上并使用UV輻射將所述組合物固化的步
馬聚O根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了印刷或涂布物品，其包含本發(fā)明第二方面的油墨或涂料制劑的固化圖像或?qū)印１景l(fā)明第四方面的印刷或涂布物品可以例如通過使用本發(fā)明第三方面的方法來制備。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明第一方面的光敏引發(fā)劑體系包含(a)由噻噸酮和氨基烷基苯基酮組成的光敏引發(fā)劑組合；以及(b)多官能氨基苯甲酸酯增效劑。所述光敏引發(fā)劑體系還可以包含其他任選組分如溶劑和/或反應(yīng)性單體。本發(fā)明第一方面的光敏引發(fā)劑體系包含一種或多種噻噸酮。典型地，噻噸酮對光敏引發(fā)劑體系中存在的氨基烷基苯基酮起敏化劑的作用。有利地，噻噸酮吸收在約360至約420nm、例如約365至約405nm、特別是約380至約400nm的范圍內(nèi)的波長下的輻射。噻噸酮可以是單體或聚合的。在一個(gè)實(shí)施方案中，噻噸酮是式I的化合物
權(quán)利要求
1.一種光敏引發(fā)劑體系，其包含氨基烷基苯基酮、噻噸酮和多官能氨基苯甲酸酯增效劑。
2.權(quán)利要求1的光敏引發(fā)劑體系，其中所述多官能氨基苯甲酸酯增效劑包含兩個(gè)以上二 Ci_4烷基氨基苯甲酸酯基。
3.權(quán)利要求2的光敏引發(fā)劑體系，其中所述多官能氨基苯甲酸酯增效劑包含兩個(gè)以上對(N，N’ - 二甲基氨基)苯甲酸酯基。
4.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的光敏引發(fā)劑體系，其中所述噻噸酮對所述氨基烷基苯基酮的重量比在約21至約71的范圍內(nèi)。
5.一種可UV固化的油墨或涂料，所述油墨或涂料包含權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)的光敏引發(fā)劑體系。
6.權(quán)利要求5的油墨或涂料，還包含著色劑。
7.權(quán)利要求6的油墨或涂料，所述油墨或涂料是著色的可UV固化的平版印刷油墨或柔版印刷油墨，所述平版印刷油墨或柔版印刷油墨含有水平在約和約15wt%之間的適合于在空氣中使用LED光源進(jìn)行固化的光敏引發(fā)劑組合以及水平在約和約10wt%之間的多官能N，N’_二甲基氨基苯甲酸酯增效劑，所述光敏引發(fā)劑組合由重量比為約9. 9 1 至約1 9.9的氨基烷基苯基酮和噻噸酮衍生物構(gòu)成，所述百分率基于所述油墨或涂料的總重量。
8.權(quán)利要求5至7中任一項(xiàng)的油墨或涂料，其中所述噻噸酮和所述氨基烷基苯基酮一起占所述油墨或涂料的總重量的約5wt%至約15wt%。
9.權(quán)利要求5至8中任一項(xiàng)的油墨或涂料，其中所述多官能氨基苯甲酸酯增效劑占所述油墨或涂料的總重量的約至約8wt%。
10.權(quán)利要求5至9中任一項(xiàng)的油墨或涂料，還包含烯鍵式不飽和單體。
11.權(quán)利要求5至10中任一項(xiàng)的油墨或涂料，其中所述噻噸酮對所述氨基烷基苯基酮的重量比在約21至約71的范圍內(nèi)。
12.一種用于制備印刷物品或涂布物品的方法，所述方法包括將權(quán)利要求5至11中任一項(xiàng)的油墨或涂料涂布到基材上，以及使用UV輻射將所述組合物固化的步驟。
13.權(quán)利要求12的方法，其中通過平版印刷或柔版印刷技術(shù)來涂布所述制劑。
14.權(quán)利要求12或13的方法，其中所述UV輻射來自LED光源。
15.一種印刷物品或涂布物品，所述印刷物品或涂布物品包含權(quán)利要求5至11中任一項(xiàng)的油墨或涂料的固化圖像或固化層。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光敏引發(fā)劑組合物，其包含氨基烷基苯基酮、噻噸酮和多官能氨基苯甲酸酯增效劑的組合，所述組合物用于可使用UV輻射固化的印刷油墨和涂料中，特別是用于可使用源自LED燈的UV輻射固化的印刷油墨和涂料中。
文檔編號C09D11/10GK102498132SQ201080039968
公開日2012年6月13日 申請日期2010年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月8日
發(fā)明者肖恩·勞倫斯·赫里希 申請人:太陽化學(xué)有限公司