Die Erfindung betrifft photopolymerisierbare Zusammensetzungen, welche Boratphotoinitiatoren, insbesondere auch unimolekulare Boratphotoinitiatoren, enthalten.
Die Verwendung von Boraten als Photoinitiatoren in Kombination mit Coinitiatoren ist im Stand der Technik bekannt. So offenbaren beispielsweise die US-Patente 4 772 530, 4 772 541 und 5 151 520 Triarylalkylborat-anionen mit kationischen Farbstoffen, wie z.B. Cyaninen, Rhodaminen usw., als Gegenionen. Diese Verbindungen werden als Photoinitiatoren eingesetzt. Im US-Patent 4 954 414 werden kationische Übergangsmetallkomplexe zusammen mit Triarylalkylboratanionen in photopolymerisierbaren Zusammensetzungen verwendet. Bekannt ist auch aus dem US-Patent 5 055 372 die Verwendung von quarternären Ammoniumverbindungen, wie z.B. Tetramethylammonium, Pyridinium, Cetylpyridinium usw., als kationische Gegenionen zum Triarylalkylborat.
In dieser Publikation werden die Borate in Verbindung mit aromatischen Ketoninitiatorverbindungen als Coinitiatoren in photohärtbaren Materialien eingesetzt.
In der Technik besteht für den umfangreichen Anwendungsbereich von Photoinitiatoren ein Bedarf an stabilen reaktiven Verbindungen, welche in photopolymerisierbaren Zusammensetzungen als Initiatoren verwendet werden können.
Die in den oben genannten Publikationen beschriebenen Borat-Verbindungen werden immer in Kombination mit Coinitiatoren als Photoinitiatoren verwendet. In der Technik ist es interessant, photopolymerisierbare Zusammensetzungen bereitzustellen, die Photoinitiatoren enthalten, welche auch ohne den Zusatz von Coinitiatoren reaktiv genug sind, um die Photopolymerisation zu initiieren. Überraschenderweise wurde nun gefunden, dass Borate mit bestimmten Substitutionsmustern diese Eigenschaften besitzen.
Gegenstand der Erfindung ist eine photopolymerisierbare Zusammensetzung enthaltend
a) mindestens eine polymerisierbare ethylenisch ungesättigte Verbindung und
b) mindestens eine Verbindung der Formel I oder l min als unimolekularer Photoinitiator
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worin R1, R2 und R3 unabhängig voneinander für Phenyl oder einen anderen aromatischen Kohlenwasserstoff, mit oder ohne Heteroatom, stehen, wobei diese Reste unsubstituiert oder 1- bis 5fach mit unsubstituiertem oder mit OR6 oder R7R8N substituiertem C1-C20-Alkyl, mit einem oder mehreren Resten O, S(O)p oder NR5 unterbrochenem C2-C20-Alkyl, OR6, R6S(O)p, R6S(O)2O, R7R8N, R6OC(O), R7R8NC(O), R9C(O), R9R10R11Si, R9R10R11Sn, Halogen, R9R10P(O)q, CN oder/und
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substituiert sind,
oder die Reste R2 und R3 Brücken bilden, wobei Strukturen der Formeln II, IIa oder IIb
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entstehen, wobei die aromatischen Ringe in der Formel II, lla oder lIb unsubstituiert sind oder mit C1-C20-Alkyl, mit einem oder mehreren Resten O, S(O)p oder NR5 unterbrochenem C2-C20-Alkyl, OR6, R6S(O)p, R6S(O)2O, R7R8N, R6OC(O), R7R8NC(O), R9C(O), R9R10R11Si, Halogen, R9R10P(O)q oder/und R9R10R11Sn substituiert sind;
mit den Massgaben, dass höchstens zwei der Reste R1, R2 und R3 gleich sind und entweder mindestens zwei der Reste R1, R2 und R3 in beiden ortho-Positionen substituierte Phenylreste oder aromatische Kohlenwasserstoffreste sind
oder mindestens ein Rest R1, R2 oder R3 ein sterisch voluminöser Arylrest ist und die verbleibenden Reste R1, R2 oder R3 in mindestens einer ortho-Position substituierte Phenylreste oder aromatische Kohlenwasserstoffreste sind;
R1a für einen zweiwertigen aromatischen Kohlenwasserstoffrest steht, wobei dieser Rest unsubstituiert oder mit C1-C6-Alkyl, OR6, S(O)pR6, OS(O)2R6, NR8R7, C(O)OR6, C(O)NR8R7, C(O)R9, SiR9R10R11 oder Halogen substituiert ist oder R1a Phenyl-C1-C6-alkylen bedeutet;
R4 für Phenyl oder einen anderen aromatischen Kohlenwasserstoffrest, mit oder ohne Heteroatom, steht, wobei diese Reste unsubstituiert oder 1- bis 5fach mit unsubstituiertem oder mit OR6 oder R7R8N substituiertem C1-C20-Alkyl, mit einem oder mehreren Resten O, S(O)p oder NR5 unterbrochenem C2-C20-Alkyl, OR6, R6S(O)p, R6S(O)2O, R7R8N, R6OC(O), R7R8NC(O), R9C(O), R9R10R11Si, R9R10R11Sn, Halogen, R9R10P(O)q, CN oder/und
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substituiert sind, oder R4 C1-C20-Alkyl, mit einem oder mehreren Resten O, S(O)p oder NR5 unterbrochenes C2-C20-Alkyl, C3-C12-Cycloalkyl, C2-C8-Alkenyl, Phenyl-C1-C6-alkyl oder Naphthyl-C1-C3-alkyl steht, wobei die Reste C1-C20-Alkyl, C3-C12-Cycloalkyl, C2-C8-Alkenyl, Phenyl-C1-C6-alkyl oder Naphthyl-C1-C3-alkyl unsubstituiert sind oder mit OR6, R6S(O)p, R6S(O)2O, R7R8N, R6OC(O), R7R8NC(O), R9C(O), R9R10R11Si, R9R10R11Sn, Halogen, R9R10P(O)q, oder/und CN substituiert sind;
Y für (CH2)n, CH=CH, C(O), NR5, O, S(O)p oder
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steht;
n 0, 1 oder 2 bedeutet;
m 2 oder 3 ist;
p 0, 1 oder 2 bedeutet;
q 0 oder 1 ist;
E für R21R22R23P, R7R7aR8N oder R6R6aS steht;
R5 Wasserstoff, C1-C12-Alkyl, Phenyl-C1-C6-Alkyl oder Phenyl, wobei die Reste Phenyl-C1-C6-Alkyl oder Phenyl unsubstituiert oder 1- bis 5fach mit C1-C6-Alkyl, C1-C12-Alkoxy oder/und Halogen substituiert sind;
R6 und R6a unsubstituiertes oder mit Halogen substituiertes C1-C12-Alkyl, Phenyl-C1-C6-alkyl oder Phenyl bedeutet, wobei die Reste Phenyl-C1-C6-alkyl oder Phenyl unsubstituiert oder 1- bis 5fach mit C1-C6-Alkyl, C1-C12-Alkoxy oder/und Halogen substituiert sind;
R7, R7a und R8 unabhängig voneinander unsubstituiertes oder mit C1-C12-Alkoxy, Halogen, OH, COOR6 oder CN substituiertes C1-C12-Alkyl, C3-C12-Cycloalkyl, Phenyl-C1-C6-alkyl oder Phenyl bedeuten, wobei die Reste Phenyl-C1-C6-alkyl oder Phenyl unsubstituiert oder 1- bis 5fach mit C1-C6-Alkyl, C1-C12-Alkoxy oder/und Halogen substituiert sind, oder R7 und R8 zusammen mit dem N-Atom, an welches sie gebunden sind, einen 5- oder 6-gliedrigen Ring bilden, welcher zusätzlich O- oder S-Atome enthalten kann;
R9, R10 und R11 unabhängig voneinander C1-C12-Alkyl, C3-C12-Cycloalkyl, Phenyl-C1-C6-alkyl oder Phenyl bedeuten, wobei die Reste Phenyl-C1-C6-alkyl oder Phenyl unsubstituiert oder 1- bis 5fach mit C1-C6-Alkyl, C1-C12-Alkoxy oder/und Halogen substituiert sind;
R12, R13, R14 und R15 unabhängig voneinander Wasserstoff, unsubstituiertes oder mit C1-C12-Alkoxy substituiertes C1-C12-Alkyl, unsubstituiertes oder ein- bis fünfmal mit C1-C6-Alkyl, C1-C12-Alkoxy oder Halogen substituiertes Phenyl-C1-C6-alkyl oder unsubstituiertes oder ein- bis fünfmal mit C1-C6-Alkyl, C1-C12-Alkoxy oder Halogen substituiertes Phenyl bedeuten, oder die Reste R12, R13, R14 und R15 zusammen einen aromatischen Ring bilden, an welchen weitere aromatische Ringe anneliert sein können;
R16, R17, R18, R18a, R19 und R20 unabhängig voneinander Wasserstoff, unsubstituiertes oder mit C1-C12-Alkoxy, OH oder Halogen substituiertes C1-C12-Alkyl oder unsubstituiertes oder mit C1-C12-Alkyl, C1-C12-Alkoxy, OH oder Halogen substituiertes Phenyl bedeuten;
R21, R22 und R23 unabhängig voneinander C1-C12-Alkyl, C2-C12-Alkenyl, C3-C12-Cycloalkyl, wobei die Reste C1-C12-Alkyl, C2-C12-Alkenyl, C3-C12-Cycloalkyl unsubstituiert oder mit R6OCO oder CN substituiert sind, oder R21, R22 und R23 unsubstituiertes oder ein- bis fünffach mit C1-C6-Alkyl, C1-C12-Alkoxy oder Halogen subsituiertes Phenyl-C1-C6-alkyl oder unsubstituiertes oder ein- bis fünffach mit C1-C6-Alkyl, C1-C12-Alkoxy oder Halogen substituiertes Phenyl bedeuten;
X N, S oder O ist, und
G für einen Rest steht, welcher positive Ionen bilden kann.
Die Verbindungen der Formeln I und l min sind auch ohne den Zusatz von Coinitiatoren reaktive Initiatoren für die Photopolymerisation von ethylenisch ungesättigten Verbindungen.
Die Verbindungen sind dadurch gekennzeichnet, dass erstens höchstens zwei der Reste R1, R2 und R3 gleich sind und zweitens
entweder mindestens zwei der Reste R1, R2 und R3 in beiden ortho-Positionen substituierte Phenylreste oder aromatische Kohlenwasserstoffreste sind
oder mindestens ein Rest R1, R2 oder R3 ein sterisch voluminöser Arylrest ist und die verbleibenden Reste R1, R2 oder R3 in mindestens einer ortho-Position substituierte Phenylreste oder aromatische Kohlenwasserstoffreste sind.
Aromatische Kohlenwasserstoffe, wie sie in den erfindungsgemässen Verbindungen enthalten sein können, können z.B. ein oder mehrere, insbesondere 1 oder 2, Heteroatome enthalten. Als Heteroatome kommen z.B. N, O, P oder S, bevorzugt N oder O, in Frage. Beispiele für aromatische Kohlenwasserstoffe sind: Phenyl, 1- und 2-Naphthyl, Stilbenyl, Biphenyl, o-, m-, p-Terphenyl, Triphenylphenyl, Fluorenyl, Binaphthyl, Anthracyl, Phenanthryl, Ferrocenyl, Pyrenyl, Furan-2-yl oder Furan-3-yl, Thiophen-2-yl oder Thiophen-3-yl, Pyridin-2-yl, Pyridin-3-yl oder Pyridin-4-yl, Pyrimidinyl, Chinolyl oder Isochinolyl. Ebenfalls geeignet sind aromatische Kohlenwasserstoffreste der Formel
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,
worin A und Z unabhängig voneinander -(CH2)n-, -C(O)-, N, S(O)p bedeuten; n und p haben die oben angegebenen Bedeutungen. Beispiele dafür sind z.B.
Anthracyl, Fluorenyl, Thianthryl, Xanthyl, Acridinyl, Phenazinyl, Phenothiazinyl, Phenoxathiinyl, Phenoxazinyl.
Stilbenyl ist
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Biphenyl bedeutet
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o-, m- oder p-Terphenyl sind
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Triphenylphenyl bedeutet
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Binaphthyl ist
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Anthracyl bedeutet
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Phenanthryl steht für
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Pyrenyl bedeutet
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Chinolinyl bedeutet
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Isochinolinyl bedeutet
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Furanyl ist Furan-2-yl oder Furan-3-yl. Thiophenyl bedeutet Thiophen-2-yl oder Thiophen-3-yl. Pyridinyl steht für Pyridin-2-yl, Pyridin-3-yl oder Pyridin-4-yl.
Sind die Reste Phenyl, Stilbenyl, Biphenyl, o-, m- oder p-Terphenyl, Triphenylphenyl, Naphthyl, Binaphthyl, Anthracyl, Phenanthryl, Pyrenyl, Ferrocenyl, Furanyl, Thiophenyl, Pyridinyl, Chinolinyl oder Isochinolinyl substituiert, so sind sie ein- bis vierfach, z.B. ein-, zwei- oder dreifach, insbesondere ein- oder zweifach substituiert. Substituenten am Phenylring befinden sich vorzugsweise in 2-, 4-, 6-, in 2,6- oder in 2,4,6-Stellung des Phenylrings.
Unter dem Begriff "sterisch voluminöser Arylrest", wie in dieser Anmeldung verwendet, sind z.B. Polycyclen, d.h. mehrkernige Arylreste zu verstehen. Das sind beispielsweise annelierte Kohlenwasserstoffringe, mit oder ohne Heteroatom, vorzugsweise S, O oder N, wie z.B. 1- und 2-Naphthyl, Binaphthyl, Anthracyl, Phenanthryl, Pyrenyl, Chinolyl oder Isochinolyl.
Mit dem Begriff "sterisch voluminöser Arylrest" sind aber auch Ringsequenzen, d.h. über Einfachbindungen verknüpfte Arylringe gemeint. Beispiele dafür sind Biphenyl, o-, m- und p-Terphenyl oder Triphenylphenyl.
C1-C20-Alkyl ist linear oder verzweigt und ist beispielsweise C1-C12-, C1-C8-, C1-C6- oder C1-C4-Alkyl. Beispiele sind Methyl, Ethyl, Propyl, lsopropyl, n-Butyl, sec-Butyl, iso-Butyl, tert-Butyl, Pentyl, Hexyl, Heptyl, 2,4,4-Trimethyl-pentyl, 2-Ethylhexyl, Octyl, Nonyl, Decyl, Undecyl, Dodecyl, Tetradecyl, Pentadecyl, Hexadecyl, Heptadecyl, Octadecyl, Nonadecyl oder Icosyl. Beispielsweise ist R4 C1-C8-Alkyl, insbesondere C1-C6-Alkyl, vorzugsweise C1-C4-Alkyl, wie z.B. Methyl oder Butyl. Sind R1, R2, R3 und R4 mit R9R10R11Si substituiertes C1-C20-Alkyl, so handelt es sich bei dem Alkylrest z.B. um C1-C12-, insbesondere um C1-C8-, vorzugsweise um C1-C4-Alkyl. Besonders bevorzugt ist Methyl.
C1-C12-Alkyl und C1-C6-Alkyl sind ebenfalls linear oder verzweigt und haben z.B. die oben angegebenen Bedeutungen bis zur entsprechenden Anzahl der C-Atome. R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11, R12, R13, R6a und R7a sind z.B. C1-C8-, insbesondere C1-C6-, vorzugsweise C1-C4-Alkyl, wie z.B. Methyl oder Butyl. C1-C6-Alkyl-Substituenten für Phenyl-C1-C6-alkyl oder Phenyl sind, insbesondere C1-C4-Alkyl, z.B. Methyl oder Butyl.
C2-C20-Alkyl, das ein oder mehrmals durch -O-, -S(O)p- oder -NR5- unterbrochen ist, ist beispielsweise 1-9, z.B. 1-7 oder 1- oder 2-mal durch -O-, -S(O)p- oder -NR5- unterbrochen. Es ergeben sich z.B. Struktureinheiten wie -CH2-O-CH3, -CH2CH2-O-CH2CH3, -[CH2CH2O]y-CH3, mit y = 1-9, -(CH2CH2O)7CH2CH3, -CH2-CH(CH3)-O-CH2-CH2CH3, -CH2-CH(CH3)-O-CH2-CH3, -CH2SCH3 oder -CH2-N(CH3)2.
C3-C12-Cycloalkyl bedeutet z.B. Cyclopropyl, Cyclopentyl, Cyclohexyl, Cyclooctyl, Cyclododecyl, insbesondere Cyclopentyl und Cyclohexyl, vorzugsweise Cyclohexyl.
C2-C8-Alkenyl-Reste können ein- oder mehrfach ungesättigt sein und sind beispielsweise Allyl, Methallyl, 1,1-Dimethylallyl, 1-Butenyl, 3-Butenyl, 2-Butenyl, 1,3-Pentadienyl, 5-Hexenyl oder 7-Octenyl, insbesondere Allyl. R4 als C2-C8-Alkenyl ist z.B. C2-C6-, insbesondere C2-C4-Alkenyl.
Phenyl-C1-C6-alkyl bedeutet z.B. Benzyl, Phenylethyl, alpha -Methylbenzyl, Phenylpentyl, Phenylhexyl oder alpha , alpha -Dimethylbenzyl, insbesondere Benzyl. Bevorzugt ist Phenyl-C1-C4-alkyl, insbesondere Phenyl-C1-C2-alkyl. Substituiertes Phenyl-C1-C6-alkyl ist ein- bis vierfach, z.B. ein-, zwei- oder dreifach, insbesondere ein- oder zweifach am Phenylring substituiert.
Phenyl-C1-C6-alkylen hat zwei freie Bindungen, wovon eine am Phenylenring, die andere im Alkylenrest ist:
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mit x = 1 bis 6.
Substituiertes Phenyl ist ein- bis fünffach, z.B. ein-, zwei- oder dreifach, insbesondere ein- oder zweifach am Phenylring substituiert. Die Substituenten befinden sich z.B. in 2-/6-, 2-/4- oder 2-/4-/6-Position des Phenylrings, bevorzugt in 2-/6- oder 2-/4-/6-Position.
Naphthyl-C1-C3-alkyl ist beispielsweise Naphthylmethyl, Naphthylethyl, Naphthylpropyl oder Naphthyl-1-methylethyl, insbesondere Naphthylmethyl. Dabei kann sich die Alkyleinheit sowohl in 1- als auch in 2-Stellung des Naphthylringes befinden. Substituiertes Naphthyl-C1-C3-alkyl ist ein- bis vierfach, z.B. ein-, zwei- oder dreifach, insbesondere ein- oder zweifach an den aromatischen Ringen substituiert.
C1-C12-Alkoxy steht für lineare oder verzweigte Reste und bedeutet z.B. Methoxy, Ethoxy, Propoxy, Isopropoxy, n-Butyloxy, sec-Butyloxy, iso-Butyloxy, tert-Butyloxy, Pentyloxy, Hexyloxy, Heptyloxy, 2,4,4-Trimethylpentyloxy, 2-Ethylhexyloxy, Octyloxy, Nonyloxy, Decyloxy oder Dodecyloxy, insbesondere Methoxy, Ethoxy, Propoxy, Isopropoxy, n-Butyl-oxy, sec-Butyloxy, iso-Butyloxy, tert-Butyloxy, vorzugsweise Methoxy.
Halogen bedeutet Fluor, Chlor, Brom und lod, insbesondere Chlor, Fluor und Brom, vorzugsweise Chlor und Fluor.
Ist C1-C20-Alkyl ein oder mehrmals mit Halogen substituiert, so sind z.B. 1 bis 3 oder 1 oder 2 Halogensubstituenten am Alkylrest.
Bilden R7 und R8 zusammen mit dem N-Atom, an welches sie gebunden sind, einen 5- oder 6-gliedrigen Ring, der ausserdem noch O- oder S-Atome enthalten kann, so handelt es sich dabei z.B. um gesättigte oder ungesättigte Ringe, beispielsweise um Aziridin, Pyrrol, Pyrrolidin, Oxazol, Thiazol, Pyridin, 1,3-Diazin, 1,2-Diazin, Piperidin oder Morpholin.
Zweiwertige aromatische Kohlenwasserstoffreste sind z.B. Phenylen, Stilbenylen, Biphenylen, o-, m- oder p-Terphenylen, Triphenylphenylen, Naphthylen, Binaphthylen, Anthracenylen, Phenanthrylen, Pyrenylen, Ferrocenylen, Furanylen, Thiophenylen, Pyridinylen, Chinolinylen oder Isochinolinylen.
Naphthylen steht für
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, insbesondere für
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. Stilbenylen ist
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oder
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. Biphenylen bedeutet
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o-, m- oder p-Terphenylen sind
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Triphenylphenylen bedeutet
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Binaphthylen ist
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insbesondere
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Anthracylen bedeutet
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Phenanthrylen steht für
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oder
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Pyrenylen bedeutet
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Furanylen ist
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Thiophenylen bedeutet
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Pyridinylen steht für
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Chinolinylen bedeutet
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Isochinolinylen bedeutet
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1,4-Duryl ist
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Sind die Reste Phenylen, Stilbenylen, Biphenylen, o-, m- oder p-Terphenylen, Triphenylphenylen, Naphthylen, Binaphthylen, Anthracylen, Phenanthrylen, Pyrenylen, Ferrocenylen, Furanylen, Thiophenylen, Pyridinylen, Chinolinylen oder Isochinolinylen substituiert, so sind sie ein- bis vierfach, z.B. ein-, zwei- oder dreifach, insbesondere ein- oder zweifach substituiert. Substituenten am 1,4-Phenylenring befinden sich in 2-, 3-, 5- oder 6-Stellung, insbesondere in 2- oder 3-Stellung des Phenylrings. Substituenten am 1,3-Phenylenring befinden sich in 2-, 4-, 5- oder 6-Stellung, insbesondere in 4- oder 5-Stellung des Phenylrings.
Als Gegenion G<+> zum negativen Borat in der Formel I sind allgemein Reste geeignet, welche positive Ionen bilden können.
Dies sind beispielsweise Alkalimetalle, insbesondere Lithium oder Natrium, quarternäre Ammoniumverbindungen, Sulfonium- und Phosphoniumverbindungen, kationische Übergangsmetallkomplexverbindungen oder Farbstoffe. Für die unimolekularen Boratverbindungen der Formel I ist G bevorzugt Ammonium oder Tetraalkylammonium.
Beispiele für Tetraalkylammonium sind insbesondere Tetramethylammonium oder Tetrabutylammonium. Geeignet sind aber auch Trisalkylammoniumionen, z.B. Trimethylammonium. Weitere interessante quarternäre Ammoniumverbindungen sind z.B. Trimethylcetylammonium oder Cetylpyridinium. Geeignet sind Phosphonium- und Ammoniumgegenionen der Formeln <+>PRwRxRyRz und <+>NRwRxRyRz, wobei Rw, Rx, Ry, Rz unabhängig voneinander Wasserstoff, unsubstituiertes oder substituiertes Alkyl, Cycloalkyl, Alkenyl, Phenyl oder Arylalkyl bedeuten. Substituenten für diese Alkyl-, Cycloalkyl-, Alkenyl, Phenyl- oder Arylalkyl-Reste sind z.B. Halogenid, Hydroxy, Heterocycloalkyl (z.B Epoxy, Aziridyl, Oxetanyl, Furanyl, Pyrrolidinyl, Pyrrolyl, Thiophenyl, Tetrahydrofuranyl usw.), Dialkylamino, Amino, Carboxy, Alkyl- und Arylcarbonyl und Aryloxy- und Alkoxycarbonyl.
Der tetravalente Stickstoff kann auch Mitglied eines 5- oder 6-gliedrigen Ringes sein, wobei dieser Ring wiederum an andere Ringsysteme anneliert werden kann. Diese Systeme können auch zusätzliche Heteroatome enthalten, wie z.B. S, N, O.
Der tetravalente Stickstoff kann auch Mitglied eines polycyclischen Ringsystemes sein, z.B. Azoniapropellan. Diese Systeme können auch weitere Heteroatome enthalten, wie z.B. S, N, O.
Ebenfalls geeignet sind Polyammonium- und Polyphosphoniumsalze, im Besonderen die Bissalze, wobei die gleichen Substituenten wie oben für die "mono"-Verbindungen beschrieben sind, vorhanden sein werden können.
Die Ammonium- und Phosphoniumsalze können auch mit neutralen Farbstoffen (z.B. Thioxanthenen, Thioxanthonen, Coumarinen, Ketocoumarinen usw.) substituiert werden. Solche Salze werden von der Reaktion von den mit reaktiven Gruppen (z.B. Epoxy, Amino, Hydroxy usw.) substituierten Ammonium- und Phosphoniumsalze mit geeigneten Derivaten von neutralen Farbstoffen erhalten. Entsprechende Beispiele sind in der EP-A 224 967 beschrieben (Quantacure QTX).
Ebenso können Ammonium- und Phosphoniumsalze auch mit farblosen Elektronenakzeptoren (z.B. Benzophenonen) substituiert werden:
Beispiele dafür sind Quantacure ABQ
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Quantacure BPQ
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und Quantacure BTC
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der Firma International Bio-Synthetics.
Die Verbindungen der Formel I sind reaktiv, auch wenn sie als Gegenion keinen Farbstoff oder kationischen Übergangsmetallkomplex enthalten, d.h. sie sind auch unimolekular einsetzbar.
Gegenstand der Erfindung sind daher insbesondere Verbindungen, worin G insbesondere für ein Metall aus der Gruppe I des Periodensystems in der ersten Oxidationsstufe, insbesondere Na<+>, K<+> oder Li<+>, steht oder worin G MgZ1<+> oder CaZ1<+>, worin Z1 für ein Halogen- oder C1-C4-Alkoxy steht, bedeutet oder G ein Ammonium-, Phosphonium- oder Sulfoniumsalz darstellt.
Ein Ammonium- oder Phosphoniumsalz ist z.B. RaRbRcRdN<+> oder RaRbRcRdP<+>, wobei Ra, Rb, Rc und Rd unabhängig voneinander C1-C20-Alkyl, C3-C12-Cycloalkyl, C2-C8-Alkenyl, Phenyl-C1-C6-alkyl, Naphthyl-C1-C3-alkyl oder Phenyl bedeuten.
Die Reaktivität der unimolekularen Photoinitiator-Verbindungen lässt sich natürlich durch die Zugabe von Coinitiatoren, wie z.B. Farbstoffen, erhöhen.
Es können daher auch Farbstoffkationen oder kationische Übergangsmetallkoordinationskomplex-Verbindungen als Gegenion dienen. Diese Reste wirken dann als Coinitiator für das Borat.
Als positive Gegenionen G<+> in der Verbindung der Formel I sind z.B. auch folgende Ionen einzusetzen:
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worin Z für P, S oder N steht und R einen Alkyl- oder Arylrest bedeutet. Ebenfalls geeignet sind Verbindungen wie z.B.
EMI15.2
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(beschrieben von Yagci et al. in J. Polym. Sci. Part A: Polymer Chem. 1992, 30, 1987, und Polymer 1993, 34 (6), 1130), oder wie z.B.
EMI15.4
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mit R min = unsubstituiertes oder substituiertes Benzyl oder Phenacyl (beschrieben in JP-A Hei 770 221). Bei diesen Verbindungen können die aromatischen Ringe im Pyridinium auch substituiert sein.
Tetraalkylammonium ist z.B. (C1-C10-alkyl)4N<+>, z.B. Tetrahexylammonium, Tetraoctylammonium, Tetradecylammonium, Tetrabutylammonium oder Tetramethylammonium. Bevorzugt ist Tetra(C1-C4-alkyl)ammonium, N(C1-C4-Alkyl)4<+>, wobei C1-C4-Alkyl die oben angegebenen Bedeutungen bis zur entsprechenden Anzahl der C-Atome haben kann. Beispiele für entsprechende Ammoniumverbindungen sind Tetramethylammonium, Tetraethylammonium, Tetrapropylammonium oder Tetrabutylammonium, insbesondere Tetramethylammonium und Tetrabutylammonium. Benzyl-tri(C1-C4-alkyl)ammonium bedeutet C6H4-CH2-N(C1-C4-Alkyl)3<+>, wobei C1-C4-Alkyl die oben angegebenen Bedeutungen bis zur entsprechenden Anzahl der C-Atome haben kann.
Beispiele für solche Reste sind Benzyltrimethylammonium, Benzyltriethylammonium, Benzyltripropylammonium und Benzyltributylammonium, insbesondere Benzyltrimethylammonium und Benyzltributylammonium.
Als positive Gegenionen G<+> zum Borat sind auch weitere Oniumionen, wie z.B. lodonium- oder Sulfoniumionen einsetzbar.
Beispiele für solche Gegenionen zum Borat sind Reste der Formel
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, wie sie z.B.in der EP-A 555 058 und der EP-A 690 074 beschrieben sind. Ausserdem interessant als Gegenionen sind
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Weiterhin geeignete Gegenionen für die erfindungsgemässen Borate sind Kationen der Formel
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worin R9 für einen Alkylrest, insbesondere Ethyl, oder Benzyl steht und der aromatische Ring weitere Substituenten tragen kann.
Weitere geeignete Gegenionen sind Haloniumiumionen, insbesondere Diaryliodoniumionen, wie z.B. in der EP-A 334 056 und der EP-A 562 897 beschrieben.
Geeignet sind aber auch Kationen von Ferroceniumsalzen, wie z.B. in der EP-A 94 915 und der EP-A 109 851 beschrieben, beispielsweise
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Weitere geeignete "Onium"-Kationen, wie Ammonium, Phosphonium, Sulfonium, lodonium, Selonium, Arsonium, Tellonium, Bismuthonium sind z.B. in der japanischen Patentanmeldung Hei 6 266 102 beschrieben.
Beispiele für kationische Übergangsmetallkomplex-Verbindungen, welche als Gegenion geeignet sind, sind im US-Patent 4 954 414 beschrieben. Besonders interessant sind Bis(2,2 min -bipyridin)(4,4 min -dimethyl-2,2 min -bipyridin)-ruthenium, Tris(4,4 min -dimethyl-2,2 min -bipyridin)-ruthenium, Tris(4,4 min -dimethyl-2,2 min -bipyridin)-eisen, Tris(2,2 min ,2 min min -terpyridin)-ruthenium,Tris(2,2 min -bipyridin)-ruthenium und Bis(2,2 min -bipyridin)(5-chloro-1,10-phenanthrolin)-ruthenium.
Als Gegenion geeignete Farbstoffe sind beispielsweise Kationen von Triarylmethanen, z.B. Malachit Grün, Indolinen, Thiazinen, z.B. Methylen Blau, Xanthonen, Thioxanthonen, Oxazinen, Acridinen, Cyaninen, Rhodaminen, Phenazinen, z.B. Safranin, bevorzugt Cyaninen und Thioxanthonen.
Bevorzugt sind Verbindungen der Formel I und l min , worin R1 und R2 gleich sind.
Weitere interessante Zusammensetzungen sind solche, worin in den Verbindungen der Formel I R1, R2 und R3 unabhängig voneinander für Phenyl oder einen anderen aromatischen Kohlenwasserstoff, mit oder ohne Heteroatom, stehen, wobei diese Reste unsubstituiert oder 1- bis 5fach mit unsubstituiertem oder mit OR6 oder R7R8N substituiertem C1-C6-Alkyl, OR6, R6S(O)p, R6S(O)2O, R7R8N, Halogen oder/und
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substituiert sind,
oder die Reste R2 und R3 Brücken bilden, wobei Strukturen der Formeln II, Ila oder lIb entstehen,
R4 Phenyl, C1-C20-Alkyl, C3-C12-Cycloalkyl, C2-C8-Alkenyl, Phenyl-C1-C6-alkyl oder Naphthyl-C1-C3-alkyl bedeutet;
R12, R13, R14, und R15 unabhängig voneinander H, C1-C12-Alkyl oder Phenyl bedeuten, oder die Reste R12, R13, R14 und R15 zusammen einen aromatischen Ring bilden, an welchen weitere aromatische Ringe anneliert sein können; und
X N oder O ist.
Hervorzuheben sind Zusammensetzungen, worin in der Verbindung der Formel I oder l min R4 C1-C12-Alkyl, Allyl, Cyclopentyl, Cyclohexyl, Benzyl oder Naphthylmethyl bedeutet.
Insbesondere sind solche Zusammensetzungen bevorzugt, worin in der Verbindung der Formel I und l min R6 C1-C4-Alkyl, Trifluoromethyl oder unsubstituiertes oder 1- bis 5fach mit C1-C6-Alkyl, C1-C12-Alkoxy oder/und Halogen substituiertes Phenyl bedeutet.
Interessante Zusammensetzungen sind solche, worin in der Verbindung der Formel I und l min R7 und R8 C1-C4-Alkyl, Phenyl, Phenyl-C1-C6-alkyl bedeuten, oder zusammen mit dem N-Atom, an welches sie gebunden sind, Pyrrolidino, Piperidino oder Morpholino bedeuten.
Ausserdem bevorzugt sind Zusammensetzungen, worin in der Verbindung der Formel I R1 und R2 2,6-Di(C1-C6-alkyl)phenyl, 2,6-Di(C1-C6)alkoxyphenyl, 2,6-Bis(trifluormethyl)phenyl, 2,6-Di(halogen)phenyl, 2,4,6-Tri(C1-C6-alkyl)phenyl, 2,4,6-Tri(C1-C6)alkoxyphenyl, 2,4,6-Tris(trifluormethyl)phenyl oder 2,4,6-Tri(halogen)phenyl bedeuten.
Ebenfalls bevorzugt sind Zusammensetzungen, worin in der Verbindung der Formel I R1 und R2 Mesityl bedeuten.
Weitere bevorzugte Zusammensetzungen sind die, worin in der Verbindung der Formel I R1 1-Naphthyl, 2-(C1-C6-Alkyl)naphth-1-yl, 1-Anthracyl, 9-Anthracyl oder Ferrocenyl bedeutet.
Interessant sind ausserdem Zusammensetzungen, worin in der Verbindung der Formel I R1 und R2 o-(C1-C6-Alkyl)phenyl, o-(Halogen)phenyl, o-(C1-C6-Alkoxy)phenyl oder o-Trifluormethylphenyl bedeuten.
Bevorzugt sind weiterhin Zusammensetzungen, worin in der Verbindung der Formel I R1 und R2 gleich sind und mit C1-C4-Alkyl und/oder Halogen ein- bis fünffach substituiertes Phenyl, Naphthyl oder Anthracyl bedeuten, R3 unsubstituiertes oder mit Halogen oder C1-C4-Alkyl substituiertes Phenyl, Biphenyl, 1-Naphthyl, 2-Naphthyl, 9-Anthracyl, 9-Phenanthryl oder 1-Pyrenyl darstellt, R4 Phenyl oder C1-C4-Alkyl bedeutet oder R2 und R3 eine Brücke bilden und eine Struktur der Formel II entsteht, worin Y eine Bindung darstellt, und G für Tetramethylammonium, Safranin O Kation
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<+>N(CH3)3(n-C16H33),
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<+>N(CH3)3(CH2OH),
(CH3)3N<+>(CH2)6N<+>(CH3)3, <+>N(C2H5)3([CH2]3Br),
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(Phenyl)3P=N<+>=P(Phenyl)3,
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(Phenyl)3S<+>,
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steht oder eine Verbindung der Formel l min , worin R1a Naphthylen bedeutet und E Trimethylammonium oder Dimethyl-benzyl-ammonium darstellt.
Die Verbindungen der Formel I können z.B. durch Umsetzung von Triorganylboranen (A) mit metallorganischen Reagenzien, wie z.B. Alkyllithiumverbindungen oder Grignard-Reagenzien, erhalten werden:
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M ist z.B. ein Alkalimetall, wie Li oder Na, oder MgX, wobei X für ein Halogenatom, insbesondere Br, steht.
Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung der Verbindungen der Formel I ist beispielsweise die Reaktion von Alkyldihalogenboranen bzw. Alkyldialkoxy- oder Alkyldiaryloxyboranen (B) mit metallorganischen Verbindungen wie z.B. Grignard-Reagenzien oder Lithiumorganylverbindungen:
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X steht für Halogen, insbesondere Br, X min bedeutet Halogen, Alkoxy oder Aryloxy. Die Bedeutungen der anderen Reste sind wie oben angegeben.
Für den Fall, dass G in der oben angegeben Formel I für einen anderen positiven Rest als Lithium oder Magnesium steht, können diese Verbindungen z.B. durch Kationenaustauschreaktionen erhalten werden.
Die Reaktionsbedingungen beim Arbeiten mit metallorganischen Reagentien sind dem Fachmann im Allgemeinen geläufig. So erfolgt die Umsetzung zweckmässigerweise in einem inerten organischen Lösungsmittel, beispielsweise einem Ether oder aliphatischen Kohlenwasserstoff, z.B. Diethylether, Tetrahydrofuran oder Hexan.
Als metallorganische Reagenzien zur Herstellung der erfindungsgemässen Polyborate kommen beispielsweise die Lithiumverbindungen der entsprechenden aliphatischen und aromatischen Kohlenwasserstoffreste infrage. Die Herstellung von Grignard-Reagenzien ist dem Fachmann geläufig und in Lehrbüchern und sonstigen Publikationen vielfältig beschrieben.
Die Reaktion mit dem metallorganischen Reagenz wird zweckmässigerweise unter Luftausschluss in einer lnertgasatmosphäre, z.B. unter Stickstoff, durchgeführt. Die Reaktion wird in der Regel unter Kühlung auf 0 DEG C oder darunter und anschliessendem Erwärmen bis auf Raumtemperatur ausgeführt.
Es ist zweckmässig, die Reaktionsmischung zu rühren. Die Isolierung und Reinigung der Produkte erfolgt ebenfalls nach dem Fachmann allgemein bekannten Methoden, wie z.B. Chromatographie, Umkristallisation usw.
Enthalten die erfindungsgemässen Verbindungen der Formel I als Kation einen Farbstoff-Rest, so werden diese Verbindungen durch Kationenaustausch-Reaktion eines entsprechenden Borat-Salzes mit einem Farbstoff hergestellt. Die zum Austausch geeigneten Borat salze sind z.B. die Lithium-, Magnesium-, Natrium-, Ammonium- oder Tetraalkylammoniumsalze.
Enthalten die Verbindungen der Formel I als Kation einen Übergangsmetallkomplex, so werden diese Verbindungen analog zur im US-Patent 4 954 414, Spalte 7, Abschnitt 2, beschriebenen Methode hergestellt.
Herstellung von Triorganylboranen (A): Die Herstellung einiger Alkyl-diarylborane ist z.B. von A. Pelter et al. in Tetrahedron 1993, 49, 2965, beschrieben. Die Synthese einiger Triarylborane ist von Doty et al. im J. Organomet. Chem. 1972, 38, 229, von Brown et al. im J. Organomet. Chem. 1981, 209, 1, Brown et al. im J. Amer. Chem. Soc. 1957, 79, 2302, sowie von Wittig et al. in Chem. Ber. 1955, 88, 962, veröffentlicht worden.
Herstellung von Aryldihalogenboranen (B): Der Zugang zu einigen Alkyldihalogenboranen (B) ist z.B. von Brown et al. in JACS 1977, 99, 7097, und im US-Patent 3 083 288 dargestellt worden. Auch Mikailov et al. in Zh. Obshch. Khim. 1959, 29, 3405, sowie Tuchagues et al. in Bull. Chim. Soc. France, 1967, 11, 4160, beschreiben die Herstellung solcher Verbindungen. Die Herstellung von Phenyldifluorboran ist von Nahm et al. im J. Organomet. Chem. 1972, 35, 9, dargestellt worden.
Die Alkyldialkoxy- und Alkyldiaryloxyborane können z.B. nach verschiedenen publizierten Vorschriften hergestellt werden; z.B. Brown et al. Organometallics 1983, 2, 1316; Brown et al. Organometallics 1992, 11 3094; Brown et al. J. Org. Chem. 1980, 2, 1316.
Die als Edukte für die erfindungsgemässen Verbindungen benötigten Borane können beispielsweise entsprechend einer der vorstehend genannten veröffentlichten Methoden erhalten werden.
Erfindungsgemäss sind auch Verbindungen der Formel la und la min
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worin R1 min und R2 min unabhängig voneinander für in mindestens einer o-Position zur Bindung zum Boratom mit C1-C20-Alkyl, mit einem oder mehreren Resten O, S(O)p oder NR5 unterbrochenem C2-C20-Alkyl, OR6, R6S(O)p, R6S(O)2O, R7R8N, R6OC(O), R7R8NC(O), R9C(O), R9R10R11Si, R9R10R11Sn, Halogen, R9R10P(O)q, CN,
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oder/und
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substituiertes Phenyl stehen;
R3 min für Phenyl oder einen anderen aromatischen Kohlenwasserstoff, mit oder ohne Heteroatom, steht, wobei diese Reste unsubstituiert oder 1- bis 5fach mit unsubstituiertem oder mit OR6 oder R7R8N substituiertem C1-C20-Alkyl, mit einem oder mehreren Resten O, S(O)p oder NR5 unterbrochenem C2-C20-Alkyl, OR6, R6S(O)p, R6S(O)2O, R7R8N, R6OC(O), R7R8NC(O), R9C(O), R9R10R11Si, R9R10R11Sn, Halogen, R9R10P(O)q, CN
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oder/und
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substituiert sind;
oder die Reste R2 min und R3 min Brücken bilden, wobei Strukturen der Formeln II, Ila oder llb
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entstehen, wobei die aromatischen Ringe in der Formel II unsubstituiert sind oder mit C1-C20-Alkyl, mit einem oder mehreren Resten O, S(O)p oder NR5 unterbrochenem C2-C20-Alkyl, OR6, R6S(O)p, R6S(O)2O, R7R8N, R6OC(O), R7R8NC(O), R9C(O), R9R10R11Si, Halogen, R9R10P(O)q oder/und R9R10R11Sn substituiert sind;
R1a min für einen zweiwertigen aromatischen Kohlenwasserstoffrest steht, wobei dieser Rest unsubstituiert oder mit C1-C6-Alkyl, OR6, S(O)pR6, OS(O)2R6, NR8R7, C(O)OR6, C(O)NR8R7, C(O)R9, SiR9R10R11 oder Halogen substituiert ist oder R1a min Phenyl-C1-C6-alkylen bedeutet;
R4 Phenyl, C1-C20-Alkyl, mit einem oder mehreren Resten O, S(O)p oder NR5 unterbrochenes C2-C20-Alkyl, C3-C12-Cycloalkyl, C2-C8-Alkenyl, Phenyl-C1-C6-alkyl oder Naphthyl-C1-C3-alkyl bedeutet, wobei die Reste C1-C20-Alkyl, C3-C12-Cycloalkyl, C2-C8-Alkenyl, Phenyl-C1-C6-alkyl oder Naphthyl-C1-C3-alkyl unsubstituiert sind oder mit OR6, R6S(O)p, R6S(O)2O, R7R8N, R6OC(O), R7R8NC(O), R9C(O), R9R10R11Si, R9R10R11Sn, Halogen, R9R10P(O)q, oder/und CN substituiert sind;
Y für (CH2)n, CH=CH, C(O), NR5, O, S(O)p oder
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steht;
n 0, 1 oder 2 bedeutet;
m 2 oder 3 ist;
p 0, 1 oder 2 bedeutet;
q 0 oder 1 ist;
E für R21R22R23P, R7R7aR8N oder R6R6aS steht;
R5 Wasserstoff, C1-C12-Alkyl, Phenyl-C1-C6-Alkyl oder Phenyl, wobei die Reste Phenyl-C1-C6-Alkyl oder Phenyl unsubstituiert oder 1- bis 5fach mit C1-C6-Alkyl, C1-C12-Alkoxy oder/und Halogen substituiert sind;
R6 und R6a unabhängig voneinander C1-C12-Alkyl, Phenyl-C1-C6-alkyl oder Phenyl bedeutet, wobei die Reste Phenyl-C1-C6-alkyl oder Phenyl unsubstituiert oder 1- bis 5fach mit C1-C6-Alkyl, C1-C12-Alkoxy oder/und Halogen substituiert sind;
R7, R7a und R8 unabhängig voneinander C1-C12-Alkyl, C3-C12-Cycloalkyl, Phenyl-C1-C6-alkyl oder Phenyl bedeuten, wobei die Reste Phenyl-C1-C6-alkyl oder Phenyl unsubstituiert oder 1- bis 5fach mit C1-C6-Alkyl, C1-C12-Alkoxy oder/und Halogen substituiert sind, oder R7 und R8 zusammen mit dem N-Atom, an welches sie gebunden sind, einen 5- oder 6-gliedrigen Ring bilden, welcher zusätzlich O- oder S-Atome enthalten kann;
R9, R10 und R11 unabhängig voneinander C1-C12-Alkyl, C3-C12-Cycloalkyl, Phenyl-C1-C6-alkyl oder Phenyl bedeuten, wobei die Reste Phenyl-C1-C6-alkyl oder Phenyl unsubstituiert oder 1- bis 5fach mit C1-C6-Alkyl, C1-C12-Alkoxy oder/und Halogen substituiert sind;
R12, R13, R14 und R15 unabhängig voneinander Wasserstoff, unsubstituiertes oder mit C1-C12-Alkoxy substituiertes C1-C12-Alkyl, unsubstituiertes oder ein- bis fünfmal mit C1-C6-Alkyl, C1-C12-Alkoxy oder Halogen substituiertes Phenyl-C1-C6-alkyl oder unsubstituiertes oder ein- bis fünfmal mit C1-C6-Alkyl, C1-C12-Alkoxy oder Halogen substituiertes Phenyl bedeuten, oder die Reste R12, R13, R14 und R15 zusammen einen aromatischen Ring bilden, an welchen weitere aromatische Ringe anneliert sein können;
R21, R22 und R23 unabhängig voneinander C1-C12-Alkyl, C2-C12-Alkenyl, C3-C12-Cycloalkyl, wobei die Reste C1-C12-Alkyl, C2-C12-Alkenyl, C3-C12-Cycloalkyl unsubstituiert oder mit R6OCO oder CN substituiert sind, oder R21, R22 und R23 unsubstituiertes oder ein- bis fünffach mit C1-C6-Alkyl, C1-C12-Alkoxy oder Halogen substituiertes Phenyl-C1-C6-alkyl oder unsubstituiertes oder ein- bis fünffach mit C1-C6-Alkyl, C1-C12-Alkoxy oder Halogen substituiertes Phenyl bedeuten; und
G für einen Rest steht, welcher positive Ionen bilden kann.
Bevorzugt sind Verbindungen, worin R3 min 1- oder 2-Naphthyl, Binaphthyl, Anthracyl, Phenanthryl, Pyrenyl, Chinolyl, Isochinolyl, Biphenyl, o-, m- oder p-Terphenyl oder Triphenylphenyl bedeutet.
Die Bedeutungen der Reste R1 min , R2 min und R3 min sind genau wie die für R1, R2 und R3 angegeben.
Erfindungsgemäss können die Verbindungen der Formel la als Photoinitiatoren für die Photopolymerisation von ethylenisch ungesättigten Verbindungen bzw. Gemischen, die solche Verbindungen enthalten, verwendet werden.
Verbindungen der Formel la, welche keinen Farbstoffrest als Gegenion enthalten, sind als unimolekulare Photoinitiatoren einsetzbar.
Erfindungsgemäss sind daher insbesondere solche Verbindungen der Formel la, worin G für ein Metall aus der Gruppe I des Periodensystems in der ersten Oxidationsstufe, insbesondere Na<+>, K<+> oder Li<+>, steht, oder G MgZ1<+> oder CaZ1<+> bedeutet, worin Z1 für ein Halogen oder C1-C4-Alkoxy steht, oder G ein Ammonium-, Phosphonium- oder Sulfoniumsalz darstellt.
Zur Steigerung der Reaktivität kann die Verwendung natürlich auch in Kombination mit mindestens einem Coinitiator bzw. Elektronenakzeptor (c) geschehen.
Die Verwendung kann auch in Kombination mit einem anderen Photoinitiator und/oder anderen Additiven erfolgen.
Auch die erfindungsgemässe Zusammensetzung kann neben den Komponenten (a) und (b) noch andere Photoinitiatoren (d) und/oder andere Additive, sowie mindestens einen Coinitiator bzw. Elektronenakzeptor (c) enthalten.
Als Elektronenakzeptor geeignete Farbstoffe, welche als Coinitiatoren zugesetzt werden können, sind z.B. im US-Patent 5 151 520 beschrieben. Es sind beispielsweise Triarylmethane, z.B. Malachit Grün, Indoline, Thiazine, z.B. Methylen Blau, Xanthone, Thioxanthone, Oxazine, Acridine oder Phenazine, z.B. Safranin.
Als Coinitiator können auch die oben beschriebenen Übergangsmetallkomplex-Verbindungen oder Oniumionenverbindungen verwendet werden.
Es können kationische, neutrale oder anionische Farbstoffe als Coinitiatoren für die erfindungsgemässen Verbindungen eingesetzt werden.
Besonders geeignete kationische Farbstoffe sind Malachit Grün, Methylen Blau, Safranin O, Rhodamine der Formel III
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worin R und R min für Alkyl- oder Arylreste stehen, z.B. Rhodamin B, Rhodamin 6G oder Violamin R, ausserdem Sulforhodamin B oder Sulforhodamin G.
Andere geeignete Farbstoffe sind Fluorone, wie sie z.B. von Neckers et al. in J. Polym. Sci., Part A, Poly. Chem, 1995, 33, 1691-1703, beschrieben sind. Besonders interessant ist
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Beispiele für weitere geeignete Farbstoffe sind Cyanine der Formel IV
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worin R = Alkyl; n = 0, 1, 2, 3 oder 4 und Y1 = CH=CH, N-CH3, C(CH3)2, O, S oder Se bedeutet. Bevorzugt sind Cyanine, worin Y1 in Formel IV C(CH3)2 oder S ist.
Ausserdem sind folgende Farbstoffverbindungen als Coinitiatoren geeignet:
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worin Z für P, S oder N steht und R einen Alkyl- oder Arylrest bedeutet. Bevorzugt sind Verbindungen der obigen Formeln, worin ZR3 für N(CH3)3, N(C2H5)3 oder P(C6H5)3 steht.
Ebenfalls geeignet sind Verbindungen wie z.B.
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, wie sie z.B. von Yagci et al. in J. Polym. Sci. Part A: Polymer Chem. 1992, 30, 1987, und Polymer 1993, 34 (6), 1130, beschrieben sind oder wie z.B.
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oder
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mit R min = unsubstituiertes oder substituiertes Benzyl oder Phenacyl, beschrieben in JP-A Hei 770 221. Die oben genannten Pyridiniumverbindungen können im aromatischen Pyridiniumring auch substituiert sein.
Andere geeignete Farbstoffe sind beispielsweise dem US-Patent 4 902 604 zu entnehmen. Es handelt sich um Azulen-Farbstoffe. Insbesondere interessant als Coinitiatoren für die erfindungsgemässen Verbindungen sind die in den Spalten 10 und 11 dieses Patentes in der Tabelle angegebenen Verbindungen 1-18.
Weitere geeignete Farbstoffe sind z.B. Merocyanin-Farbstoffe, wie sie im US-Patent 4 950 581 von Spalte 6, Zeile 20 bis Spalte 9, Zeile 57, beschrieben sind.
Als Coinitiatoren für die erfindungsgemässen Verbindungen und Zusammensetzungen können auch Coumarin-Verbindungen verwendet werden. Beispiele dafür sind im US-Patent 4 950 581 in den Spalten 11, Zeile 20 bis Spalte 12, Zeile 42, angegeben.
Andere geeignete Coinitiatoren sind Xanthone oder Thioxanthone wie sie z.B. im US-Patent 4 950 581, Spalte 12, Zeile 44 bis Spalte 13, Zeile 15, beschrieben sind.
Es können als Coinitiatoren beispielsweise auch anionische Farbstoff-Verbindungen eingesetzt werden. So sind z.B. auch Rose Bengal, Eosin oder Fluorescein als Coinitiatoren geeignet. Weitere geeignete Farbstoffe, wie z.B. aus der Triarylmethan- oder Azoklasse, sind z.B. im US-Patent 5 143 818 beschrieben.
Weitere geeignete Coinitiatoren bzw. Elektronenakzeptoren (c) sind Benzopteridinedione (beschrieben in JP Hei 02 113 002), substituierte Benzophenone (z.B Michler's Keton, Quantacure ABQ, Quantacure BPQ und Quantacure BTC der Firma International Biosynthetics), Trichlormethyltriazine (beschrieben in JP Hei 01 033 548), Metallkomplexe (beschrieben in JP Hei 04 261 405), Porphyrine (beschrieben in JP Hei 06 202 548 und JP Hei 06 195 014), Coumarine und Ketocoumarine (beschrieben in US 4 950 581 und JP Hei 06 175 557), p-Aminophenyl-Verbindungen (beschrieben in EP-A 475 153), Xanthene (beschrieben in JP Hei 06 175 566) oder Pyrilium-, Thiopyrilium- und Selenopyrilium-Farbstoffe (beschrieben in JP Hei 06 175 563).
Andere geeignete Elektronenakzeptorverbindungen bzw. Coinitiatoren sind weiter unten angegeben.
Interessant sind auch Zusammensetzungen, worin als weiteres Additiv eine leicht reduzierbare Verbindung, insbesondere ein halogenierter Kohlenwasserstoff, eingesetzt wird.
Als leicht reduzierbare Verbindungen kommen halogenierte Kohlenwasserstoffe in Frage.
Beispiele dafür sind insbesondere
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Unter leicht reduzierbarer Verbindung sind in diesem Zusammenhang auch Verbindungen, wie sie im US-Patent 4 950 581 beschrieben sind, zu verstehen, beispielsweise auch lodoniumsalze, Sulfoniumsalze, organische Peroxide, Verbindungen mit Kohlenstoff-Halogenid-Bindungen (Trichlormethyltriazine), heterocyclische Schwefelverbindungen und andere Photoinitiatoren ( alpha -Aminoketone). Andere Additive sind z.B Heterocylen, wie sie in den Patenten und Patentanmeldungen US 5 168 032, JP 02 244 050, JP 02 054 268, JP 01 017 048 und DE 383 308 beschrieben sind.
Weitere Additive sind z.B. aromatische lmine, beschrieben in US 5 079 126 und aromatische Diazoverbindungen, beschrieben in US 5 200 292 (z.B. Iminochinondiazide), Thiole, beschrieben in US 4 937 159, und Thiole und N,N-Dialkylaniline, beschrieben in US 4 874 685. Es können auch mehrere der aufgeführten Coinitiatoren bzw. Elektronenakzeptoren und Additive kombiniert eingesetzt werden.
Erfindungsgegenstand ist auch eine Zusammensetzung, enthaltend zusätzlich zu den Komponenten (a) und (b) mindestens eine Verbindung der Formel XI
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worin Ra, Rb, Rc und Rd unabhängig voneinander für C1-C12-Alkyl, Trimethylsilylmethyl, Phenyl, einen anderen aromatischen Kohlenwasserstoff, C1-C6-Alkylphenyl, Allyl, Phenyl-C1-C6-alkyl, C2-C8-Alkenyl, C2-C8-Alkinyl, C3-C12-Cycloalkyl oder gesättigte oder ungesättigte heterozyclische Reste stehen, wobei die Reste Phenyl, anderer aromatischer Kohlenwasserstoff, Phenyl-C1-C6-alkyl und gesättigter oder ungesättigter heterozyclischer Rest unsubstituiert oder 1- bis 5fach mit unsubstituiertem oder mit OR6 oder R7R8N substituiertem C1-C20-Alkyl, mit einem oder mehreren Resten O, S(O)p oder NR5 unterbrochenem C2-C20-Alkyl, OR6, R6S(O)p, R6S(O)2O, R7R8N, R6OC(O), R7R8NC(O), R9C(O), R9R10R11Si, R9R10R11Sn, Halogen, R9R10P(O)q oder/und CN substituiert sind;
p 0, 1 oder 2 bedeutet;
q 0 oder 1 ist;
R5 Wasserstoff, C1-C12-Alkyl, Phenyl-C1-C6-Alkyl oder Phenyl, wobei die Reste Phenyl-C1-C6-Alkyl oder Phenyl unsubstituiert oder 1- bis 5fach mit C1-C6-Alkyl, C1-C12-Alkoxy oder/und Halogen substituiert sind;
R6 unsubstituiertes oder mit Halogen substituiertes C1-C12-Alkyl, Phenyl-C1-C6-alkyl oder Phenyl bedeutet, wobei die Reste Phenyl-C1-C6-alkyl oder Phenyl unsubstituiert oder 1- bis 5fach mit C1-C6-Alkyl, C1-C12-Alkoxy oder/und Halogen substituiert sind;
R7 und R8 unabhängig voneinander unsubstituiertes oder mit C1-C12-Alkoxy, Halogen, OH, COOR6 oder CN substituiertes C1-C12-Alkyl, C3-C12-Cycloalkyl, Phenyl-C1-C6-alkyl oder Phenyl bedeuten, wobei die Reste Phenyl-C1-C6-alkyl oder Phenyl unsubstituiert oder 1- bis 5fach mit C1-C6-Alkyl, C1-C12-Alkoxy oder/und Halogen substituiert sind, oder R7 und R8 zusammen mit dem N-Atom, an welches sie gebunden sind, einen 5- oder 6-gliedrigen Ring bilden, welcher zusätzlich O- oder S-Atome enthalten kann;
R9, R10 und R11 unabhängig voneinander C1-C12-Alkyl, C3-C12-Cycloalkyl, Phenyl-C1-C6-alkyl oder Phenyl bedeuten, wobei die Reste Phenyl-C1-C6-alkyl oder Phenyl unsubstituiert oder 1- bis 5fach mit C1-C6-Alkyl, C1-C12-Alkoxy oder/und Halogen substituiert sind;
und
Z für einen Rest steht, welcher positive Ionen bilden kann, insbesondere Alkalimetalle, Ammonium, Tetraalkylammonium, Phosphonium- oder Sulfoniumverbindungen.
Die Bedeutungen für C1-C12-Alkyl, aromatischen Kohlenwasserstoff, C1-C6-Alkylphenyl, Allyl, Phenyl-C1-C6-alkyl, C2-C8-Alkenyl, C2-C8-Alkinyl, C3-C12-Cycloalkyl, gesättigter oder ungesättigter heterozyclischer Rest, welcher positive Ionen bilden kann, Alkalimetall, Tetraalkylammonium, sowie R5 bis R11 sind wie oben für die Formeln I, l min , la oder la min angegeben.
Erfindungsgemäss ist auch eine Zusammensetzung, enthaltend mindestens ein Borat der Formel I, l min , la oder la min und mindestens einen Farbstoff, der während oder nach der Bestrahlung seine Farbe verändert oder verliert, wobei dieser Farbstoff auch als Kation Bestandteil der Verbindung der Formel I, l min , la oder la min sein kann. Beispiele für solche Farbstoffe sind Cyanin- oder Pyriliumfarbstoffe.
Wie schon erwähnt, ist auch die Kombination der erfindungsgemässen Boratverbindungen mit Coinitiatoren, z.B. auch solchen, welche als Sensibilisatoren (= Energieüberträger) wirken, möglich. Dabei sind auch insbesondere Kombinationen mit mehreren verschiedenen Sensibilisatoren, wie z.B. Mischungen der erfindungsgemässen Boratverbindungen mit "Onium"-Salzen und Thioxanthonen oder Coumarinen oder Farbstoffen, sehr effektiv. Bevorzugte "Onium"-Salze in diesen Mischungen sind Diphenyliodonium-hexafluorophosphat, (p-Octyloxyphenyl)(phenyl)iodonium-hexafluorophosphat oder entsprechende andere Anionen dieser Verbindungen, wie z.B. die Halogenide; aber auch Sulfoniumsalze, wie z.B. Triarylsulfoniumsalze (Cyracure< TM > UVI 6990, Cyracure< TM > UVI-6974 von Union Carbide; Degacure< TM > KI 85 von Degussa oder SP-150 und SP-170 von Asahi Denka).
Bevorzugt ist beispielsweise eine Mischung der erfindungsgemässen Boratverbindungen mit Diphenyliodonium-hexafluorophosphat und lsopropylthioxanthon, eine Mischung der erfindungsgemässen Boratverbindungen mit (p-Octyloxyphenyl)(phenyl)iodonium-hexafluorophosphat und lsopropylthioxanthon, sowie eine Mischung der erfindungsgemässen Boratverbindungen mit
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(= Cyracure< TM > UVI-6974) und lsopropylthioxanthon.
Besonders vorteilhaft ist es jedoch auch, den oben erwähnten Mischungen noch einen weiteren Photoinitiator von alpha -Aminoketon-Typ zuzusetzen. So sind beispielsweise Mischungen aus den erfindungsgemässen Boraten mit "Onium"-Salzen und Thioxanthonen oder Farbstoffen und alpha -Aminoketonen sehr effektiv. Ein bevorzugtes Beispiel ist die Mischung der erfindungsgemässen Boratverbindungen mit Diphenyliodonium-hexafluorophosphat oder (p-Octyloxyphenyl)(phenyl)iodonium-hexafluorophosphat, lsopropythioxanthon und (4-Methylthiobenzoyl)-methyl-1-morpholino-ethan. Als Boratverbindung ist in diesen Mischungen Tetramethylammonium-methyl-dimesityl-(1-naphthyl)borat besonderes geeignet.
Erfindungsgemäss sind daher auch Zusammensetzungen, enthaltend zusätzlich zu den Komponenten (a) und (b) mindestens einen neutralen, anionischen oder kationischen Farbstoff oder ein Thioxanthon und eine Oniumverbindung, sowie solche Zusammensetzungen, enthaltend zusätzlich einen radikalischen Photoinitiator, insbesondere eine alpha -Aminoketonverbindung.
Die ungesättigten Verbindungen der Komponente (a) können eine oder mehrere olefinische Doppelbindungen enthalten. Sie können niedermolekular (monomer) oder höhermolekular (oligomer) sein. Beispiele für Monomere mit einer Doppelbindung sind Alkyl- oder Hydroxyalkylacrylate oder -methacrylate, wie z.B. Methyl-, Ethyl-, Butyl-, 2-Ethylhexyl- oder 2-Hydroxyethylacrylat, Isobornylacrylat, Methyl- oder Ethylmethacrylat. Interessant sind auch Silicon-acrylate. Weitere Beispiele sind Acrylnitril, Acrylamid, Methacrylamid, N-substituierte (Meth)acryl-amide, Vinylester wie Vinylacetat, Vinylether wie lsobutylvinylether, Styrol, Alkyl- und Halogenstyrole, N-Vinylpyrrolidon, Vinylchlorid oder Vinylidenchlorid.
Beispiele für Monomere mit mehreren Doppelbindungen sind Ethylenglykol-, Propylenglykol-, Neopentylglykol-, Hexamethylenglykol- oder Bisphenol-A-diacrylat, 4,4 min -Bis(2-acryloyloxyethoxy)-diphenylpropan, Trimethylolpropan-triacrylat, Pentaerythrittriacrylat oder -tetraacrylat, Vinylacrylat, Divinylbenzol, Divinylsuccinat, Diallylphthalat, Triallylphosphat, Triallylisocyanurat oder Tris-(2-acryloylethyl)isocyanurat.
Beispiele für höhermolekulare (oligomere) mehrfach ungesättigte Verbindungen sind acrylierte Epoxidharze, acrylierte oder Vinylether- oder Epoxy-Gruppen enthaltende Polyester, Polyurethane und Polyether. Weitere Beispiele für ungesättigte Oligomere sind ungesättigte Polyesterharze, die meist aus Maleinsäure, Phthalsäure und einem oder mehreren Diolen hergestellt werden und Molekulargewichte von etwa 500 bis 3000 besitzen. Daneben können auch Vinylether-Monomere und -Oligomere, sowie maleat-terminierte Oligomere mit Polyester-, Polyurethan-, Polyether-, Polyvinylether- und Epoxidhauptketten eingesetzt werden. Insbesondere Kombinationen von Vinylethergruppen tragenden Oligomeren und Polymeren, wie sie in der W090/01 512 beschrieben sind, sind gut geeignet. Aber auch Copolymere aus Vinylether und Maleinsäure funktionalisierten Monomeren kommen in Frage.
Solche ungesättigten Oligomere kann man auch als Prepolymere bezeichnen.
Besonders geeignet sind z.B. Ester von ethylenisch ungesättigten Carbonsäuren und Polyolen oder Polyepoxiden, und Polymere mit ethylenisch ungesättigten Gruppen in der Kette oder in Seitengruppen, wie z.B. ungesättigte Polyester, Polyamide und Polyurethane und Copolymere hiervon, Alkydharze, Polybutadien und Butadien-Copolymere, Polyisopren und Isopren-Copolymere, Polymere und Copolymere mit (Meth)Acrylgruppen in Seitenketten, sowie Mischungen von einem oder mehreren solcher Polymerer.
Beispiele für ungesättigte Carbonsäuren sind Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure, Itaconsäure, Zimtsäure, ungesättigte Fettsäuren wie Linolensäure oder \lsäure. Bevorzugt sind Acryl- und Methacrylsäure.
Als Polyole sind aromatische und besonders aliphatische und cycloaliphatische Polyole geeignet. Beispiele für aromatische Polyole sind Hydrochinon, 4,4 min -Dihydroxydiphenyl, 2,2-Di(4-hydroxyphenyl)-propan, sowie Novolake und Resole. Beispiele für Polyepoxide sind solche auf der Basis der genannten Polyole, besonders der aromatischen Polyole und Epichlorhydrin. Ferner sind auch Polymere und Copolymere, die Hydroxylgruppen in der Polymerkette oder in Seitengruppen enthalten, wie z.B. Polyvinylalkohol und Copolymere davon oder Polymethacrylsäurehydroxyalkylester oder Copolymere davon, als Polyole geeignet. Weitere geeignete Polyole sind Oligoester mit Hydroxylendgruppen.
Beispiele für aliphatische und cycloaliphatische Polyole sind Alkylendiole mit bevorzugt 2 bis 12 C-Atomen, wie Ethylenglykol, 1,2- oder 1,3-Propandiol, 1,2-, 1,3- oder 1,4-Butandiol, Pentandiol, Hexandiol, Octandiol, Dodecandiol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Polyethylenglykole mit Molekulargewichten von bevorzugt 200 bis 1500, 1,3-Cyclopentandiol, 1,2-, 1,3- oder 1,4-Cyclohexandiol, 1,4-Dihydroxymethylcyclohexan, Glycerin, Tris-( beta -hydroxyethyl)amin, Trimethylolethan, Trimethylolpropan, Pentaerythrit, Dipentaerythrit und Sorbit.
Die Polyole können teilweise oder vollständig mit einer oder verschiedenen ungesättigten Carbonsäuren verestert sein, wobei in Teilestern die freien Hydroxylgruppen modifiziert, z.B. verethert oder mit anderen Carbonsäuren verestert sein können.
Beispiele für Ester sind:
Trimethylolpropantriacrylat, Trimethylolethantriacrylat, Trimethylolpropantrimethacrylat, Trimethylolethantrimethacrylat, Tetramethylenglykoldimethacrylat, Triethylenglykoldimethacrylat, Tetraethylenglykoldiacrylat, Pentaerythritdiacrylat, Pentaerythrittriacrylat, Pentaerythrittetraacrylat, Dipentaerythritdiacrylat, Dipentaerythrittriacrylat, Dipentaerythrittetraacrylat, Dipentaerythritpentaacrylat, Dipentaerythrithexaacrylat, Tripentaerythritoctaacrylat, Pentaerythritdimethacrylat, Pentaerythrittrimethacrylat, Dipentaerythritdimethacrylat, Dipentaerythrittetramethacrylat, Tripentaerythritoctamethacrylat, Pentaerythritdiitaconat, Dipentaerythrittrisitaconat, Dipentaerythritpentaitaconat, Dipentaerythrithexaitaconat, Ethylenglykoldiacrylat, 1,3-Butandioldiacrylat, 1,3-Butandioldimethacrylat, 1,4-Butandioldiitaconat, Sorbittriacrylat, Sorbittetraacrylat,
Pentaerythrit-modifiziert-triacrylat, Sorbittetramethacrylat, Sorbitpentaacrylat, Sorbithexaacrylat, Oligoesteracrylate und -methacrylate, Glycerindi- und -triacrylat, 1,4-Cyclohexandiacrylat, Bisacrylate und Bismethacrylate von Polyethylenglykol mit Molekulargewicht von 200 bis 1500, oder Gemische davon.
Als Komponente (a) sind auch die Amide gleicher oder verschiedener ungesättigter Carbonsäuren von aromatischen, cycloaliphatischen und aliphatischen Polyaminen mit bevorzugt 2 bis 6, besonders 2 bis 4 Aminogruppen geeignet. Beispiele für solche Polyamine sind Ethylendiamin, 1,2- oder 1,3-Propylendiamin, 1,2-, 1,3- oder 1,4-Butylendiamin, 1,5-Pentylendiamin, 1,6-Hexylendiamin, Octylendiamin, Dodecylendiamin, 1,4-Diaminocyclohexan, Isophorondiamin, Phenylendiamin, Bisphenylendiamin, Di- beta -aminoethylether, Diethylentriamin, Triethylentetramin, Di( beta -aminoethoxy)- oder Di( beta -aminopropoxy)ethan. Weitere geeignete Polyamine sind Polymere und Copolymere mit gegebenenfalls zusätzlichen Aminogruppen in der Seitenkette und Oligoamide mit Aminoendgruppen.
Beispiele für solche ungesättigten Amide sind: Methylen-bis-acrylamid, 1,6-Hexamethylenbis-acrylamid, Diethylentriamin-tris-methacrylamid, Bis(methacrylamidopropoxy)-ethan, beta -Methacrylamidoethylmethacrylat, N[( beta -Hydroxyethoxy)ethyl]-acrylamid.
Geeignete ungesättigte Polyester und Polyamide leiten sich z.B. von Maleinsäure und Diolen oder Diaminen ab. Die Maleinsäure kann teilweise durch andere Dicarbonsäuren ersetzt sein. Sie können zusammen mit ethylenisch ungesättigten Comonomeren, z.B. Styrol, eingesetzt werden. Die Polyester und Polyamide können sich auch von Dicarbonsäuren und ethylenisch ungesättigten Diolen oder Diaminen ableiten, besonders von längerkettigen mit z.B. 6 bis 20 C-Atomen. Beispiele für Polyurethane sind solche, die aus gesättigten oder ungesättigten Diisocyanaten und ungesättigten bzw. gesättigten Diolen aufgebaut sind.
Polybutadien und Polyisopren und Copolymere davon sind bekannt. Geeignete Comonomere sind z.B. Olefine wie Ethylen, Propen, Buten, Hexen, (Meth)-Acrylate, Acrylnitril, Styrol oder Vinylchlorid. Polymere mit (Meth)-Acrylatgruppen in der Seitenkette sind ebenfalls bekannt. Es kann sich z.B. um Umsetzungsprodukte von Epoxidharzen auf Novolakbasis mit (Meth)-Acrylsäure handeln, um Homo- oder Copolymere des Vinylalkohols oder deren Hydroxyalkylderivaten, die mit (Meth)-Acrylsäure verestert sind, oder um Homo- und Copolymere von (Meth)-Acrylaten, die mit Hydroxyalkyl(meth)acrylaten verestert sind.
Die photopolymerisierbaren Verbindungen können alleine oder in beliebigen Mischungen eingesetzt werden. Bevorzugt werden Gemische von Polyol(Meth)Acrylaten verwendet.
Den erfindungsgemässen Zusammensetzungen können auch Bindemittel zugesetzt werden, was besonders zweckmässig ist, wenn es sich bei den photopolymerisierbaren Verbindungen um flüssige oder viskose Substanzen handelt. Die Menge des Bindemittels kann z.B. 5-95, vorzugsweise 10-90 und besonders 40-90 Gew.-% betragen, bezogen auf den Gesamtfestkörper. Die Wahl des Bindemittels erfolgt je nach dem Anwendungsgebiet und hierfür geforderter Eigenschaften wie Entwickelbarkeit in wässrigen und organischen Lösungsmittelsystemen, Adhäsion auf Substraten und Sauerstoffempfindlichkeit.
Geeignete Bindemittel sind z.B. Polymere mit einem Molekulargewicht von etwa 5000-2 000 000, bevorzugt 10 000-1 000 000. Beispiele sind: Homo- und Copolymere Acrylate und Methacrylate, z.B. Copolymere aus Methylmethacrylat/Ethylacrylat/Methacrylsäure, Poly(methacrylsäurealkylester), Poly(acrylsäurealkylester); Celluloseester und -ether wie Celluloseacetat, Celluloseacetatbutyrat, Methylcellulose, Ethylcellulose; Polyvinylbutyral, Polyvinylformal, cyclisierter Kautschuk, Polyether wie Polyethylenoxid, Polypropylenoxid, Polytetrahydrofuran;
Polystyrol, Polycarbonat, Polyurethan, chlorierte Polyolefine, Polyvinylchlorid, Copolymere aus Vinylchlorid/Vinylidenchlorid, Copolymere von Vinylidenchlorid mit Acrylnitril, Methylmethacrylat und Vinylacetat, Polyvinylacetat, Copoly(ethylen/vinylacetat), Polymere wie Polycaprolactam und Poly(hexamethylenadipamid), Polyester wie Poly(ethylenglykolterephtalat) und Poly(hexamethylenglykolsuccinat).
Die ungesättigten Verbindungen können auch im Gemisch mit nicht-photopolymerisierbaren filmbildenden Komponenten verwendet werden. Diese können z.B. physikalisch trocknende Polymere bzw. deren Lösungen in organischen Lösemittein sein, wie z.B. Nitrocellulose oder Celluloseacetobutyrat. Diese können aber auch chemisch bzw. thermisch härtbare Harze sein, wie z.B. Polyisocyanate, Polyepoxide oder Melaminharze. Die Mitverwendung von thermisch härtbaren Harzen ist für die Verwendung in sogenannten Hybrid-Systemen von Bedeutung, die in einer ersten Stufe photopolymerisiert werden und in einer zweiten Stufe durch thermische Nachbehandlung vernetzt werden.
Erfindungsgemäss sind auch Zusammensetzungen, worin zusätzlich zu den Komponenten (a) und (b) mindestens ein Coinitiator bzw. Elektronenakzeptor (c), wie z.B. ein neutraler, kationischer oder anionischer Farbstoff oder ein UV-Absorber, enthalten ist.
Geeignete Farbstoffe (c) sind oben beschrieben. Geeignet sind auch z.B. Benzoxanthen-, Benzothioxanthen-, Pyronin- oder Porphyrin-Farbstoffe.
Besonders bevorzugt sind Zusammensetzungen mit Cyaninderivaten als Farbstoff. Insbesondere bevorzugt sind Cyanine der Formel IV, worin n = 1-4, Y1 = C(CH3)2 oder S und R = C1-C10-Alkyl ist.
Als Coinitiator bzw. Elektronenakzeptor (c) geeignete UV-Absorber sind z.B. Thioxanthonderivate, Coumarine, Benzophenon, Benzophenonderivate oder Hexaarylbisimidazolderivate.
Geeignete Hexaarylbisimidazolderivate sind z.B. in den US-Patenten 3 784 557, 4 252 887, 4 311 783, 4 459 349, 4 410 621 und 4 622 286 beschrieben. Insbesondere interessant sind 2-o-chlorophenyl-substituierte Derivate wie z.B. 2,2 min -bis(o-chlorophenyl)-4,4 min ,5,5 min -tetraphenyl-1,1 min -bisimidazol. Andere in diesem Zusammenhang geeignete UV-Absorber sind z.B. polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe, wie z.B. Anthracen oder Pyren, sowie die in der EP-A-137 452, der DE-A-2 718 254 und der DE-A-2 243 621 beschriebenen Triazine. Weitere geeignete Triazine sind dem US-Patent 4 950 581 Spalte 14, Zeile 60 bis Spalte 18, Zeile 44, zu entnehmen. Insbesondere interessant sind Trihalogenmethyltriazine, wie z.B. 2,4-Bis(trichloromethyl)-6-(4-styrolphenyl)-s-triazin.
Die photopolymerisierbaren Gemische können ausser dem Photoinitiator verschiedene Additive enthalten. Beispiele hierfür sind thermische Inhibitoren, die eine vorzeitige Polymerisation verhindern sollen, wie z.B. Hydrochinon, Hydrochinonderivate, p-Methoxyphenol, beta -Naphthol oder sterisch gehinderte Phenole wie z.B. 2,6-Di(tert-butyl)-p-kresol. Zur Erhöhung der Dunkellagerstabilität können z.B. Kupferverbindungen, wie Kupfernaphthenat, -stearat oder -octat, Phosphorverbindungen, wie z.B. Triphenylphosphin, Tributylphosphin, Triethylphosphit, Triphenylphosphit oder Tribenzylphosphit, quartäre Ammoniumverbindungen, wie z.B. Tetramethylammoniumchlorid oder Trimethylbenzylammoniumchlorid, oder Hydroxylaminderivate, wie z.B. N-Diethyl-hydroxylamin verwendet werden.
Zwecks Ausschluss des Luftsauerstoffes während der Polymerisation kann man Paraffin oder ähnliche wachsartige Stoffe zusetzen, die bei Beginn der Polymerisation wegen mangelnder Löslichkeit im Polymeren an die Oberfläche wandern und eine transparente Oberflächenschicht bilden, die den Zutritt von Luft verhindert. Ebenso kann eine sauerstoffundurchlässige Schicht aufgetragen werden. Als Lichtschutzmittel können in geringer Menge UV-Absorber, wie z.B. solche vom Hydroxyphenyl-benztriazol-, Hydroxyphenyl-benzophenon-, Oxalsäureamid- oder Hydroxyphenyl-s-triazin-Typ, zugesetzt wer den. Es können einzelne oder Mischungen dieser Verbindungen mit oder ohne Einsatz von sterisch gehinderten Aminen (HALS) verwendet werden.
Beispiele für solche UV-Absorber und Lichtschutzmittel sind
1. 2-(2 min -Hydroxyphenyl)-benzotriazole, wie z.B. 2-(2 min -Hydroxy-5 min -methylphenyl)-benzotriazol, 2-(3 min ,5 min -Di-tert-butyl-2 min -hydroxyphenyl)-benzotriazol, 2-(5 min -tert-Butyl-2 min -hydroxyphenyl)-benzotriazol, 2-(2 min -Hydroxy-5 min -(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phenyl)-benzotriazol, 2-(3 min ,5 min -Di-tert-butyl-2 min -hydroxyphenyl)-5-chlor-benzotriazol, 2-(3 min -tert-Butyl-2 min -hydroxy-5 min -methylphenyl)-5-chlorbenzotriazol, 2-(3 min -sec-Butyl-5 min -tert-butyl-2 min -hydroxyphenyl)-benzotrizol, 2-(2 min -Hydroxy-4 min -octoxyphenyl)-benzotriazol, 2-(3 min ,5 min -Di-tert-amyl-2 min -hydroxyphenyl)-benzotriazol, 2-(3 min ,5 min -Bis- alpha , alpha -dimethylbenzyl)-2 min -hydroxyphenyl)-benzotriazol, Mischung aus 2-(3 min -tert-Butyl-2 min -hydroxy-5 min -(2-octyloxycarbonylethyl)phenyl)-5-chlor-benzotriazol, 2-(3 min -tert-Butyl-5 min -[2-(2-ethylhexyloxy)
-carbonylethyl]-2 min -hydroxyphenyl)-5-chlor-benzotriazol, 2-(3 min -tert-Butyl-2 min -hydroxy-5 min -(2-methoxycarbonylethyl)phenyl)-5-chlor-benzotriazol, 2-(3 min -tert-Butyl-2 min -hydroxy-5 min -(2-methoxycarbonylethyl)phenyl)-benzotriazol, 2-(3 min -tert-Butyl-2 min -hydroxy-5 min -(2-octyloxycarbonylethyl)phenyl)-benzotriazol, 2-(3 min -tert-Butyl-5 min -[2-(2-ethylhexyloxy)carbonylethyl]-2 min -hydroxyphenyl)-benzotriazol, 2-(3 min -Dodecyl-2 min -hydroxy-5 min -methylphenyl)-benzotriazol, und 2-(3 min -tert-Butyl-2 min -hydroxy-5 min -(2-isooctyloxycarbonylethyl)phenyl-benzotriazol, 2,2 min -Methylen-bis[4-(1,1,3,3-tetramethylbutyl)-6-benzotriazol-2-yl-phenol];
Umesterungsprodukt von 2-[3 min -tert-Butyl-5 min -(2-methoxycarbonylethyl)-2 min -hydroxy-phenyl]-benzotriazol mit Polyethylenglycol 300; [R-CH2CH2-COO(CH2)3]2- mit R = 3 min -tert-Butyl-4 min -hydroxy-5 min -2H-benzotriazol-2-yl-phenyl.
2. 2-Hydroxybenzophenone, wie z.B. das 4-Hydroxy-, 4-Methoxy-, 4-Octoxy-, 4-Decyloxy-, 4-Dodecyloxy-, 4-Benzyloxy-, 4,2 min ,4 min -Trihydroxy-, 2 min -Hydroxy-4,4 min -dimethoxy-Derivat.
3. Ester von gegebenenfalls substituierten Benzoesäuren, wie z.B. 4-tert-Butyl-phenylsalicylat, Phenylsalicylat, Octylphenyl-salicylat, Dibenzoylresorcin, Bis-(4-tert-butylbenzoyl)-resorcin, Benzoylresorcin, 3,5-Di-tert-butyl-4-hydroxybenzoesäure-2,4-di-tert-butylphenylester, 3,5-Di-tert-butyl-4-hydroxybenzoesäurehexadecylester, 3,5-Di-tert-butyl-4-hydroxybenzoesäure-octadecylester, 3,5-Di-tert-butyl-4-hydroxybenzoesäure-2-methyl-4,6-di-tert-butylphenylester.
4. Acrylate, wie z.B. alpha -Cyan- beta , beta -diphenylacrylsäure-ethylester bzw. -isooctylester, alpha -Carbomethoxy-zimtsäuremethylester, alpha -Cyano- beta -methyl-p-methoxy-zimtsäuremethylester bzw. -butylester, alpha -Carbomethoxy-p-methoxy-zimtsäure-methylester, N-( beta -Carbomethoxy- beta -cyanovinyl)-2-methyl-indolin.
5. Sterisch gehinderte Amine, wie z.B. Bis-(2,2,6,6-tetramethyl-piperidyl)-sebacat, Bis(2,2,6,6-tetramethyl-piperidyl)-succinat, Bis-(1,2,2,6,6-pentamethylpiperidyl)-sebacat, n-Butyl-3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl-malonsäure-bis(1,2,2,6,6-pentamethylpiperidyl)-ester, Kondensationsprodukt aus 1-Hydroxyethyl-2,2,6,6-tetramethyl-4-hydroxypiperidin und Bernsteinsäure, Kondensationsprodukt aus N,N min -Bis-(2,2,6,6-Tetramethyl-4-piperidyl)-hexamethylendiamin und 4-tert-Octylamino-2,6-dichlor-1,3,5-s-triazin, Tris-(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)-nitrilotriacetat, Tetrakis-(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)-1,2,3,4-butantetraoat, 1,1 min -(1,2-Ethandiyl)-bis-(3,3,5,5-tetramethyl-piperazinon), 4-Benzoyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin, 4-Stearyloxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidin, Bis-(1,2,2,6,6-pentamethylpiperidyl)-2-n-butyl-2-(2-hydroxy-3,5-di-tert-butylbenzyl)-malonat, 3-n-Octyl-7,7,9,
9-tetramethyl-1,3,8-triazaspiro[4.5]decan-2,4-dion, Bis-(1-octyloxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidyl)-sebacat, Bis-(1-octyloxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidyl)-succinat, Kondensationsprodukt aus N,N min -Bis-(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)-hexamethylendiamin und 4-Morpholino-2,6-dichlor-1,3,5-triazin, Kondensationsprodukt aus 2-Chlor-4,6-di-(4-n-butylamino-2,2,6,6-tetramethylpiperidyl)-1,3,5-triazin und 1,2-Bis-(3-aminopropylamino)äthan, Kondensationsprodukt aus 2-Chlor-4,6-di-(4-n-butylamino-1,2,2,6,6-pentamethylpiperidyl)-1,3,5-triazin und 1,2-Bis-(3-aminopropylamino)-äthan, 8-Acetyl-3-dodecyl-7,7,9,9-tetramethyl-1,3,8-triazaspiro[4.5]decan-2,4-dion, 3-Dodecyl-1-(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)pyrrolidin-2,5-dion, 3-Dodecyl-1-(1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl)-pyrrolidin-2,5-dion.
6. Oxalsäurediamide, wie z.B. 4,4 min -Di-octyloxy-oxanilid, 2,2 min -Diethoxy-oxanilid, 2,2 min -Di-octyloxy-5,5 min -di-tert-butyl-oxanilid, 2,2 min -Di-dodecyloxy-5,5 min -di-tert-butyl-oxanilid, 2-Ethoxy-2 min -ethyloxanilid, N,N min -Bis-(3-dimethylaminopropyl)-oxalamid, 2-Ethoxy-5-tert-butyl-2 min -ethyloxanilid und dessen Gemisch mit 2-Ethoxy-2 min -ethyl-5,4 min -di-tert-butyl-oxanilid, Gemische von o- und p-Methoxy- sowie von o- und p-Ethoxy-di-substituierten Oxaniliden.
7. 2-(2-Hydroxyphenyl)-1,3,5-triazine, wie z.B. 2,4,6-Tris(2-hydroxy-4-octyloxyphenyl)-1,3,5-triazin, 2-(2-Hydroxy-4-octyloxyphenyl)-4,6-bis-(2,4-dimethylphenyl)-1,3,5-triazin, 2-(2,4-Dihydroxyphenyl)-4,6-bis(2,4-dimethylphenyl)-1,3,5-triazin, 2,4-Bis(2-hydroxy-4-propyloxyphenyl)-6-(2,4-dimethylphenyl)-1,3,5-triazin, 2-(2-Hydroxy-4-octyloxyphenyl)-4,6-bis(4-methylphenyl)-1,3,5-triazin, 2-(2-Hydroxy-4-dodecyloxyphenyl)-4,6-bis(2,4-dimethylphenyl)1,3,5-triazin, 2-[2-hydroxy-4-(2-hydroxy-3-butyloxy-propyloxy)phenyl]-4,6-bis(2,4-dimethylphenyl)-1,3,5-triazin, 2-[2-hydroxy-4-(2-hydroxy-3-octyloxy-propyloxy)phenyl]-4,6-bis(2,4-dimethylphenyl)-1,3,5-triazin, 2-[4-dodecyl/tridecyl-oxy-(2-hydroxypropyl)oxy-2-hydroxyphenyl]-4,6-bis(2,4-dimethylphenyl)-1,3,5-triazin.
8. Phosphite und Phosphonite, wie z.B. Triphenylphosphit, Diphenylalkylphosphite, Phenyldialkylphosphite, Tris-(nonylphenyl)-phosphit, Trilaurylphosphit, Trioctadecylphosphit, Distearyl-pentaerythritdiphosphit, Tris-(2,4-di-tert-butylphenyl)-phosphit, Diisodecylpentaerythrit-diphosphit, Bis-(2,4-di-tert-butylphenyl)-pentaerythritdiphosphit, Bis-(2,6-di-tert-butyl-4-methylphenyl)-pentaerythritdiphosphit, Bis-isodecyloxy-pentaerythritdiphosphit, Bis-(2,4-di-tert-butyl-6-methylphenyl)-pentaerythritdiphosphit, Bis-(2,4,6-tri-tert-butylphenyl)-pentaerythritdiphosphit, Tristearyl-sorbit-triphosphit, Tetrakis-(2,4-di-tert-butylphenyl)-4,4 min -biphenylen-diphosphonit, 6-Isooctyloxy-2,4,8,10-tetra-tert-butyl-12H-dibenz[d,g]-1,3,2-dioxaphosphocin, 6-Fluor-2,4,8,10-tetra-tert-butyl-12-methyl-dibenz[d,g]-1,3,2-dioxaphosphocin, Bis-(2,4-di-tert-butyl-6-methylphenyl)-methylphosphit, Bis-(2,
4-di-tert-butyl-6-methylphenyl)ethylphosphit.
Zur Beschleunigung der Photopolymerisation können Amine zugesetzt werden, wie z.B. Triethanolamin, N-Methyl-diethanolamin, p-Dimethylaminobenzoesäure-ethylester oder Michlers Keton. Die Wirkung der Amine kann verstärkt werden durch den Zusatz von aromatischen Ketonen vom Typ des Benzophenons. Als Sauerstofffänger brauchbare Amine sind beispielsweise substituierte N,N-dialkylaniline, wie sie in der EP-A-339 841 beschrieben sind. Weitere Beschleuniger, Coinitiatoren und Autoxidizer sind Thiole, Thioether, Disulfide oder Phosphine, Phosphoniumsalze oder Phosphinoxide wie in der EP-A-438 123, der GB 2 180 358 und der JP Hei 06 268 309 beschrieben.
Eine Beschleunigung der Photopolymerisation kann weiterhin durch Zusatz von weiteren Photosensibilisatoren geschehen, welche die spektrale Empfindlichkeit verschieben bzw. verbreitern. Dies sind insbesondere aromatische Carbonylverbindungen wie z.B. Benzophenon-, Thioxanthon-, Anthrachinon- und 3-Acylcumarinderivate sowie 3-(Aroylmethylen)thiazoline, aber auch Eosin-, Rhodamin- und Erythrosin-Farbstoffe.
Unterstützt werden kann der Härtungsvorgang insbesondere von (z.B. mit Titandioxid) pigmentierten Zusammensetzungen, auch durch Zugabe einer unter thermischen Bedingungen radikalbildenden Komponente wie z.B. einer Azoverbindung wie etwa 2,2 min -Azobis(4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitril), eines Triazens, Diazosulfids, Pentazadiens oder einer Peroxyverbindung wie etwa Hydroperoxid oder Peroxycarbonat, z.B. t-Butylhydroperoxid, wie z.B. in der EP-A 245 639 beschrieben.
Weitere übliche Zusätze sind - je nach Verwendungszweck - optische Aufheller, Füllstoffe, Pigmente, Farbstoffe, Netzmittel oder Verlaufhilfsmittel.
Zur Härtung dicker und pigmentierter Beschichtungen eignet sich der Zusatz von Mikro-Glaskugeln oder pulverisierter Glasfasern, wie z.B. im US-A-5 013 768 beschrieben.
Gegenstand der Erfindung sind auch Zusammensetzungen enthaltend als Komponente (a) mindestens eine in Wasser gelöste oder emulgierte ethylenisch ungesättigte photopolymerisierbare Verbindung.
Solche strahlungshärtbaren wässrigen Prepolymerdispersionen sind in vielen Variationen im Handel erhältlich. Man versteht darunter eine Dispersion aus Wasser und mindestens einem darin dispergierten Prepolymeren. Die Konzentration des Wassers in diesen Systemen liegt z.B. bei 5 bis 80, insbesondere 30 bis 60 Gew.-%. Das strahlungshärtbare Prepolymere bzw. Prepolymerengemisch ist beispielsweise in Konzentrationen von 95 bis 20, insbesondere 70 bis 40 Gew.-% enthalten. In diesen Zusammensetzungen ist die Summe der für Wasser und Prepolymere genannten Prozentzahlen jeweils 100, die Hilfs- und Zusatzstoffe kommen, je nach Verwendungszweck in unterschiedlichen Mengen hinzu.
Bei den strahlungshärtbaren, in Wasser dispergierten, oft auch gelösten filmbildenden Prepolymeren handelt es sich um für wässrige Prepolymerdispersionen an sich bekannte, durch freie Radikale initiierbare mono- oder polyfunktionelle ethylenisch ungesättigte Prepolymere, die beispielsweise einen Gehalt von 0,01 bis 1,0 Mol pro 100 g Prepolymer an polymerisierbaren Doppelbindungen, sowie ein mittleres Molekulargewicht von z.B. mindestens 400, insbesondere von 500 bis 10 000 aufweisen. Je nach Anwendungszweck kommen jedoch auch Prepolymere mit höheren Molekulargewichten in Frage.
Es werden beispielsweise polymerisierbare C-C-Doppelbindungen enthaltende Polyester mit einer Säurezahl von höchstens 10, polymerisierbare C-C-Doppelbindungen enthaltende Polyether, hydroxylgruppenhaltige Umsetzungsprodukte aus einem mindestens zwei Epoxidgruppen pro Molekül enthaltenden Polyepoxid mit mindestens einer alpha , beta -ethylenisch ungesättigten Carbonsäure, Polyurethan(meth-)acrylate sowie alpha , beta -ethylenisch ungesättigte Acrylreste enthaltende Acrylcopolymere verwendet, wie sie in der EP-A-12 339 beschrieben sind. Gemische dieser Prepolymeren können ebenfalls verwendet werden.
In Frage kommen ausserdem die in der EP-A-33 896 beschriebenen polymerisierbaren Prepolymere, bei denen es sich um Thioetheraddukte von polymerisierbaren Prepolymeren mit einem mittleren Molekulargewicht von mindestens 600, einem Carboxylgruppengehalt von 0,2 bis 15% und einem Gehalt von 0,01 bis 0,8 Mol polymerisierbarer C-C-Doppelbindungen pro 100 g Prepolymer handelt. Andere geeignete wässrige Dispersionen auf Basis von speziellen (Meth-)Acrylsäurealkylester-Polymerisaten sind in der EP-A-41 125 beschrieben, geeignete in Wasser dispergierbare, strahlungshärtbare Prepolymere aus Urethanacrylaten sind der DE-A-2 936 039 zu entnehmen.
Als weitere Zusätze können diese strahlungshärtbaren wässrigen Prepolymerdispersionen Dispergierhilfsmittel, Emulgatoren, Antioxidantien, Lichtstabilisatoren, Farbstoffe, Pigmente, Füllstoffe, z.B. Talkum, Gips, Kieselsäure, Rutil, Russ, Zinkoxid, Eisenoxide, Reaktionsbeschleuniger, Verlaufsmittel, Gleitmittel, Netzmittel, Verdickungsmittel, Mattierungsmittel, Entschäumer und andere in der Lacktechnologie übliche Hilfsstoffe enthalten. Als Dispergierhilfsmittel kommen wasserlösliche hochmolekulare organische Verbindungen mit polaren Gruppen, wie z.B. Polyvinylalkohole, Polyvinylpyrrolidon oder Celluloseether in Frage. Als Emulgatoren können nicht-ionische, gegebenenfalls auch ionische Emulgatoren verwendet werden.
In bestimmten Fällen kann es von Vorteil sein, Gemische von zwei oder mehr der erfindungsgemässen Photoinitiatoren zu verwenden. Selbstverständlich können auch Gemische mit bekannten Photoinitiatoren verwendet werden, z.B. Gemische mit Benzophenon, Acetophenonderivaten, wie beispielsweise alpha -Hydroxycycloalkylphenyl-ketonen, Dialkoxyacetophenonen, alpha -Hydroxy- oder alpha -Aminoacetophenonen, 4-Aroyl-1,3-Dioxolanen, Benzoinalkylethern und Benzilketalen, Monoacylphosphinoxiden, Bisacylphosphinoxiden, Ferrocenen, Xanthonen, Thioxanthonen, Anthrachinonen oder Titanocenen.
Beispiele für besonderes geeignete zusätzliche Photoinitiatoren sind: 1-(4-Dodecylbenzoyl)-1-hydroxy-1-methyl-ethan, 1-(4-Isopropylbenzoyl)-1-hydroxy-1-methyl-ethan, 1-benzoyl-1-hydroxy-1-methyl-ethan, 1-[4(2-Hydroxyethoxy)-benzoyl]-1-hydroxy-1-methyl-ethan, 1-[4(Acryloyloxyethoxy)benzoyl]-1-hydroxy-1-methyl-ethan, Diphenylketon, Phenyl-1-hydroxycyclohexylketon, (4-Morpholinobenzoyl)-1-benzyl-1-dimethylamino-propan, 1-(3,4-Dimethoxyphenyl)-2-benzyl-2-dimethylamino-butanon-1, (4-Methylthiobenzoyl)-1-methyl-1-morpholino-ethan, Benzildimethylketal, Bis(cyclopentadienyl)-bis(2,6-difluoro-3-pyrrylphenyl)-titan, Cyclopentadienyl-aren-eisen(II)-Komplexsalze, z.B.
( eta <6>-Isopropylbenzol)( eta <5>-cyclopentadien-yl)-eisen-II-hexafluorophosphat, Trimethylbenzoyldiphenylphosphinoxid, Bis(2,6-dimethoxy-benzoyl)-(2,4,4-trimethyl-pentyl)-phosphinoxid, Bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-2,4-dipentoxyphenyl-phosphin-oxid oder Bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenyl-phosphinoxid. Weitere geeignete zusätzliche Photoinitiatoren sind dem US-Patent 4 950 581 Spalte 20, Zeile 35 bis Spalte 21, Zeile 35, zu entnehmen.
Geeignet sind weiterhin Triazinverbindungen, wie z.B. die in der EP-A-137 452, der DE-A-2 718 254 und der DE-A-2 243 621 beschriebenen Triazine. Weitere geeignete Triazine sind dem US-Patent 4 950 581, Spalte 14, Zeile 60 bis Spalte 18, Zeile 44, zu entnehmen. Insbesondere interessant sind Trihalogenmethyltriazine, wie z.B. 2,4-Bis(trichloromethyl)-6-(4-styryl-phenyl)-s-triazin.
Im Falle des Einsatzes der erfindungsgemässen Photoinitiatoren in Hybridsystemen werden zusätzlich zu den erfindungsgemässen radikalischen Härtern kationische Photoinitiatoren wie z.B. Peroxidverbindungen, z.B. Benzoylperoxid (andere geeignete Peroxide sind im US-Patent 4 950 581 Spalte 19, Zeilen 17-25, beschrieben), aromatische Sulfonium- oder lodonium-Salze, wie z.B dem US-Patent 4 950 581 Spalte 18, Zeile 60 bis Spalte 19, Zeile 10, zu entnehmen, oder Cyclopentadienyl-aren-eisen(II)-Komplexsalze, z.B. ( eta <6>-lsopropylbenzol)( eta <5>-cyclopentadien-yl)-eisen-II-hexafluorophosphat, verwendet.
Gegenstand der Erfindung sind daher auch, wie oben bereits erwähnt, Zusammensetzungen, die neben dem Photoninitiator (b) noch mindestens einen weiteren Photoinitiator (d) und/oder andere Additive enthalten.
Die photopolymerisierbaren Zusammensetzungen enthalten den Photoinitiator (b) bzw. die Komponenten (b) + (d) zweckmässig in einer Menge von 0,05 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Zusammensetzung.
(Die Mengenangabe bezieht sich auf die Gesamtmenge an Photoinitiator in der Zusammensetzung)
Insbesondere bevorzugt sind Zusammensetzungen enthaltend als Photoinitiator (d) ein Titanocen, ein Ferrocen, ein Benzophenon, einen Benzoinalkylether, ein Benzilketal, ein 4-Aroyl-1,3-dioxolan, ein Dialkoxyacetophenon, ein alpha -Hydroxy- oder alpha -Aminoacetophenon, ein alpha -Hydroxycycloalkyl-phenylketon, ein Xanthon, ein Thioxanthon, ein Anthrachinon oder ein Mono- oder Bisacylphosphinoxid oder Mischungen davon als zusätzlichen Photoinitiator.
Die photopolymerisierbaren Zusammensetzungen können für verschiedene Zwecke verwendet werden, beispielsweise als Druckfarbe, als Klarlack, als Weisslack, z.B. für Holz oder Metall, als Anstrichstoff, u.a. für Papier, Holz, Metall oder Kunststoff, als tageslichthärtbarer Anstrich für Bauten- und Strassenmarkierung, für photographische Reproduktionsverfahren, für holographische Aufzeichnungsmaterialien, für Bildaufzeichnungsverfahren oder zur Herstellung von Druckplatten, die mit organischen Lösemitteln oder wässrig-alkalisch entwickelbar sind, zur Herstellung von Masken für den Siebdruck, als Zahnfüllmassen, als Klebstoffe, als drucksensitive Klebstoffe, als Laminierharze, als Ätz- oder Permanentresists und als Lötstoppmasken für elektronische Schaltungen, zur Herstellung von dreidimensionalen Gegenständen durch Massenhärtung (UV-Härtung in transparenten Formen)
oder nach dem Stereolithographie-Verfahren, wie es z.B. im US-Patent Nr. 4 575 330 beschrieben ist, zur Herstellung von Verbundwerkstoffen (z.B. styrolischen Polyestern, die gegebenenfalls Glasfasern und andere Hilfsstoffe, enthalten können) und anderen dickschichtigen Massen, zur Beschichtung oder Versiegelung von elektronischen Teilen oder als Überzüge für optische Fasern.
Die erfindungsgemässen Verbindungen können weiterhin als Initiatoren für Emulsionspolymerisationen, als lnitiatoren einer Polymerisation für die Fixierung von Ordnungszuständen von flüssigkristallinen Mono- und Oligomeren, als lnitiatoren für die Fixierung von Farbstoffen auf organischen Materialien eingesetzt werden.
In Lacken verwendet man häufig Gemische eines Prepolymeren mit mehrfach ungesättigten Monomeren, die ausserdem noch ein einfach ungesättigtes Monomer enthalten. Das Prepolymere ist hierbei in erster Linie für die Eigenschaften des Lackfilmes massgebend, durch seine Variation kann der Fachmann die Eigenschaften des gehärteten Filmes beeinflussen. Das mehrfach ungesättigte Monomere fungiert als Vernetzer, das den Lackfilm unlöslich macht. Das einfach ungesättigte Monomere fungiert als reaktiver Verdünner, mit dessen Hilfe die Viskosität herabgesetzt wird, ohne dass ein Lösungsmittel verwendet werden muss.
Ungesättigte Polyesterharze werden meist in Zweikomponentensystemen zusammen mit einem einfach ungesättigten Monomer, vorzugsweise mit Styrol, verwendet. Für Photoresists werden oft spezifische Einkomponentensysteme verwendet, wie z.B. Polymaleinimide, Polychalkone oder Polyimide, wie sie in der DE-OS 2 308 830 beschrieben sind.
Die erfindungsgemässen Verbindungen und Mischungen davon können weiterhin als radikalische Photoinitiatoren oder photoinitiierende Systeme für strahlenhärtbare Pulverlacke verwendet werden. Die Pulverlacke können auf festen Harzen und Monomeren enthaltend reaktive Doppelbindungen basieren, wie z.B. Maleaten, Vinylethern, Acrylaten, Acrylamiden und Mischungen davon. Ein radikalisch UV-härtbarer Pulverlack kann durch Mischen von ungesättigten Polyesterharzen mit festen Acrylamiden (z.B. Methylacrylamidoglycolatmethylester) und einem erfindungsgemässen radikalischen Photoinitiator, wie beispielsweise im Vortrag "Radiation Curing of Powder Coating", Conference Proceedings, Radtech Europe 1993 von M. Wittig und Th. Gohmann beschrieben, formuliert werden. Die Pulverlacke können auch Bindemittel enthalten, wie sie z.B. in der DE-A-4 228 514 und der EP-A-636 669 beschrieben sind.
Ebenso können radikalisch UV-härtbare Pulverlacke durch Mischen von ungesättigten Polyesterharzen mit festen Acrylaten, Methacrylaten oder Vinylethern und einem erfindungsgemässen Photoinitiator (bzw. Photoinitiatorgemisch) formuliert werden. Die Pulverlacke können auch Bindemittel enthalten, wie sie z.B. in der DE-A-4 228 514 und der EP-A-636 669 beschrieben sind. Die UV-härtbaren Pulverlacke können auch weisse oder farbige Pigmente enthalten. So kann z.B. vorzugsweise Rutil-Titaniumdioxid bis zu Konzentrationen von 50 Gew.-% eingesetzt werden, um einen gehärteten Pulverlack mit gutem Abdeckungsvermögen zu erhalten. Das Verfahren beinhaltet normalerweise elektrostatisches oder tribostatisches Aufsprühen des Pulvers auf das Substrat, wie z.B.
Metall oder Holz, Aufschmelzen des Pulvers durch Erwärmen und, nachdem ein glatter Film entstanden ist, Strahlenhärten des Überzugs mit ultraviolettem und/oder sichtbarem Licht, z.B. mit Quecksilbermitteldrucklampen, Metallhalogenidlampen oder Xenonlampen. Ein besonderer Vorteil der strahlenhärtbaren Pulverlacke im Vergleich zu den entsprechenden thermisch härtbaren liegt darin, dass die Fliesszeit nach dem Aufschmelzen der Pulverpartikel wahlweise hinausgezögert werden kann, um die Bildung eines glatten hochglänzenden Überzugs zu gewährleisten. Im Gegensatz zu thermisch härtbaren Systemen können strahlenhärtbare Pulverlacke ohne den unerwünschten Effekt der Lebensdauerverkürzung so formuliert werden, dass sie bei niedrigeren Temperaturen schmelzen. Aus diesem Grund sind sie auch geeignet als Überzüge für wärmeempfindliche Substrate, wie z.B.
Holz oder Kunststoffe.
Die Pulverlackformulierungen können neben den erfindungsgemässen Photoinitiatoren auch UV-Absorber enthalten. Entsprechende Beispiele sind vorstehend unter den Punkten 1.-8. aufgeführt.
Die erfindungsgemässen photohärtbaren Zusammensetzungen eignen sich z.B. als Beschichtungsstoffe für Substrate aller Art, z.B. Holz, Textilien, Papier, Keramik, Glas, Kunststoffe wie Polyester, Polyethylenterephthalat, Polyolefine oder Celluloseacetat, insbesondere in Form von Filmen, sowie Metalle wie Al, Cu, Ni, Fe, Zn, Mg oder Co und GaAs, Si oder SiO2, auf denen eine Schutzschicht oder durch bildmässiges Belichten eine Abbildung aufgebracht werden soll.
Die Beschichtung der Substrate kann erfolgen, indem man eine flüssige Zusammensetzung, eine Lösung oder Suspension auf das Substrat aufbringt. Die Wahl des Lösungsmittels und die Konzentration richten sich hauptsächlich nach der Art der Zusammensetzung und nach dem Beschichtungsverfahren. Das Lösungsmittel soll inert sein, d.h. es soll mit den Komponenten keine chemische Reaktion eingehen und es soll bei der Trocknung nach dem Beschichten wieder entfernt werden können. Geeignete Lösungsmittel sind z.B. Ketone, Ether und Ester, wie Methylethylketon, Isobutylmethylketon, Cyclopentanon, Cyclohexanon, N-Methylpyrrolidon, Dioxan, Tetrahydrofuran, 2-Methoxyethanol, 2-Ethoxyethanol, 1-Methoxy-2-propanol, 1,2-Dimethoxyethan, Essigsäureethylester, Essigsäure-n-butylester und 3-Ethoxy-propionsäureethylester.
Die Lösung wird mittels bekannter Beschichtungsverfahren gleichförmig auf ein Substrat aufgebracht, z.B. durch Schleudern, Tauchen, Rakelbeschichtung, Vorhanggiessverfahren, Aufpinseln, Sprühen, speziell durch elektrostatisches Sprühen und Reverse-Roll-Beschichtung, sowie durch elektrophoretische Abscheidung. Es ist auch möglich, die lichtempfindliche Schicht auf einen temporären, flexiblen Träger zu bringen und dann durch Schichtübertragung via Lamination das endgültige Substrat, z.B. eine kupferkaschierte Leiterplatte, zu beschichten.
Die Auftragsmenge (Schichtdicke) und Art des Substrates (Schichtträger) sind abhängig vom gewünschten Applikationsgebiet. Der Schichtdickenbereich umfasst im Allgemeinen Werte von ca. 0,1 mu m bis mehr als 100 mu m.
Die erfindungsgemässen strahlungsempfindlichen Zusammensetzungen finden Anwendung als Negativresists, die eine sehr hohe Lichtempfindlichkeit aufweisen und schwellungsfrei in wässrig-alkalischem Medium entwickelt werden können. Sie eignen sich als Photoresists für die Elektronik (Galvanoresist, Ätzresist, Lötstoppresist), die Herstellung von Druckplatten, wie Offsetdruckplatten oder Siebdruckformen, den Einsatz beim Formteilätzen oder den Einsatz als Mikroresist bei der Herstellung integrierter Schaltkreise. Dementsprechend unterschiedlich sind die möglichen Schichtträger und die Verarbeitungsbedingungen der beschichteten Substrate.
Die erfindungsgemässen Verbindungen finden auch Anwendung zur Herstellung ein- oder mehrschichtiger Materialien zur Bildaufzeichnung oder Bildvervielfachung (Kopien, Reprographie), die ein- oder mehrfarbig sein können. Weiterhin sind diese Materialien auch in Farbprüfsystemen einsetzbar. Bei dieser Technologie können auch Formulierungen angewendet werden, die Mikrokapseln enthalten, und zur Bilderzeugung kann dem Belichtungsschritt ein thermischer Schritt nachgeschaltet werden. Derartige Systeme und Technologien sind z.B. in US 5 376 459 beschrieben.
*Für photographische Informationsaufzeichnungen dienen z.B. Folien aus Polyester, Celluloseacetat oder mit Kunststoff beschichtete Papiere; für Offsetdruckformen speziell behandeltes Aluminium, für die Herstellung gedruckter Schaltungen kupferkaschierte Laminate und für die Herstellung von integrierten Schaltkreisen Siliziumwafer. Die Schichtdicken für photographische Materialien und Offsetdruckformen betragen in der Regel ca. 0,5 mu m bis 10 mu m, für gedruckte Schaltungen 1 mu m bis ca. 100 mu m.
Nach dem Beschichten der Substrate wird das Lösungsmittel in der Regel durch Trocknen entfernt, und es resultiert eine Schicht des Photoresists auf dem Träger.
Der Begriff "bildmässige" Belichtung beinhaltet sowohl die Belichtung durch eine Photomaske, die ein vorbestimmtes Muster enthält, beispielsweise ein Diapositiv, die Belichtung durch einen Laserstrahl, der beispielsweise computergesteuert über die Oberfläche des beschichteten Substrates bewegt wird und auf diese Weise ein Bild erzeugt, sowie die Bestrahlung mit computergesteuerten Elektronenstrahlen.
Nach der bildmässigen Belichtung des Materials und vor der Entwicklung kann es vorteilhaft sein, für kürzere Zeit eine thermische Behandlung durchzuführen. Dabei werden nur die belichteten Teile thermisch gehärtet. Die angewandten Temperaturen liegen im Allgemeinen bei 50-150 DEG C, bevorzugt bei 80-130 DEG C; die Zeit für die thermische Behandlung liegt in der Regel zwischen 0,25 und 10 Minuten.
Die photohärtbare Zusammensetzung kann weiterhin in einem Verfahren zur Herstellung von Druckformen oder Photoresists, wie es z.B. in der DE-A-4 013 358 beschrieben wird, verwendet werden. Darin wird die Zusammensetzung vor, zugleich mit oder nach der bildmässigen Bestrahlung kurzzeitig mit sichtbarem Licht einer Wellenlänge von mindestens 400 nm ohne Maske belichtet.
Nach der Belichtung und gegebenenfalls thermischen Behandlung werden die unbelichteten Stellen des Photolacks in an sich bekannter Weise mit einem Entwickler entfernt.
Die erfindungsgemässen Zusammensetzungen sind - wie schon erwähnt - wässrig-alkalisch entwickelbar. Geeignete wässrig-alkalische Entwicklerlösungen sind insbesondere wässrige Lösungen von Tetraalkylammoniumhydroxiden oder von Alkalimetallsilikaten, -phosphaten, -hydroxiden und -carbonaten. Diesen Lösungen können gegebenenfalls noch kleinere Mengen an Netzmitteln und/oder organischen Lösungsmitteln zugesetzt sein. Typische organische Lösungsmittel, die den Entwicklerflüssigkeiten in kleinen Mengen zugesetzt werden können, sind beispielsweise Cyclohexanon, 2-Ethoxyethanol, Toluol, Aceton sowie Mischungen solcher Lösungsmittel.
Grosse Bedeutung hat die Photohärtung für Druckfarben, da die Trocknungszeit des Bindemittels ein massgeblicher Faktor für die Produktionsgeschwindigkeit graphischer Erzeugnisse ist und in der Grössenordnung von Bruchteilen von Sekunden liegen soll. Insbesondere für den Siebdruck sind UV-härtbare Farben von Bedeutung.
Gut geeignet sind die erfindungsgemässen Gemische - wie oben bereits erwähnt - auch zur Herstellung von Druckplatten. Hierbei werden z.B. Gemische von löslichen linearen Polyamiden oder Styrol/Butadien bzw. Styrol/Isopren Kautschuk, Polyacrylaten oder Polymethylmethacrylaten mit Carboxyl-Gruppen, Polyvinylalkoholen oder Urethanacrylaten mit photopolymerisierbaren Monomeren, beispielsweise Acryl- bzw. Methacrylamiden oder Acryl- bzw. Methacrylestern, und einem Photoinitiator verwendet. Filme und Platten aus diesen Systemen (nass oder trocken) werden über das Negativ (oder Positiv) der Druck vorlage belichtet und die ungehärteten Teile anschliessend mit einem geeigneten Lösemittel eluiert.
Ein weiteres Einsatzgebiet der Photohärtung ist die Metallbeschichtung, beispielsweise bei der Lackierung von Blechen und Tuben, Dosen oder Flaschenverschlüssen, sowie die Photohärtung auf Kunststoffbeschichtungen, beispielsweise von Fussboden- oder Wandbelägen auf PVC-Basis.
Beispiele für die Photohärtung von Papierbeschichtungen sind die farblose Lackierung von Etiketten, Schallplattenhüllen oder Buchumschlägen.
Ebenfalls interessant ist die Verwendung der erfindungsgemässen Verbindungen zur Härtung von Formteilen aus Verbundmassen. Die Verbundmasse besteht aus einem selbsttragenden Matrixmaterial, z.B. einem Glasfasergewebe, oder auch beispielsweise Pflanzenfasern [vgl. K.-P. Mieck, T. Reussmann in Kunststoffe 85 (1995), 366-370], das mit der lichthärtenden Formulierung durchtränkt wird. Mit den erfindungsgemässen Verbindungen hergestellte Formteile aus Verbundmassen erreichen eine hohe mechanische Stabilität und Widerstandsfähigkeit. Die erfindungsgemässen Verbindungen sind auch als Photohärter in Form-, Tränk- und Überzugsmassen, wie sie beispielsweise in der EP-A-7086 beschrieben sind, einsetzbar.
Solche Massen sind beispielsweise Feinschichtharze, an A N=64>
<tb><TABLE> Columns=2
<tb><SEP>10,0 g<SEP>Dipentaerythritol-Monohydroxy-Pentaacrylat, < TM >SR399, Sartomer (Craynor, Frankreich)
<tb><CEL AL=L>15,0 g<SEP>Tripropylenglycol-Diacrylat
<tb><SEP>15,0 g<SEP>N-Vinylpyrrolidon, Fluka
<tb><SEP>10,0 g<CEL AL=L>Trismethylolpropantriacrylat, Degussa
<tb><SEP>50,0 g<SEP>Urethan-Acrylat < TM >Actilan AJ20, Société Nationale des Poudres et Explosifs
<tb><SEP>0,3 g<SEP>Verlaufhilfsmittel < TM >Byk 300, Byk-Mallinckrodt.
<tb></TABLE>
Portionen dieser Zusammensetzung werden auf 40 DEG C erwärmt und 1.6% des zu testenden Borat-Photoinitiators, bezogen auf die Gesamtmenge der Formulierung, werden bei dieser Temperatur in der Formulierung gelöst. Alle Operationen werden unter Rotlicht ausgeführt. Die mit Initiator versetzten Proben werden auf eine 300 mu m Aluminiumfolie aufgetragen. Die Stärke der Trockenschicht ist ca. 60-70 mu m. Auf diesen Film wird eine 76 mu m dicke Polyesterfolie aufgebracht und auf diese ein standardisiertes Testnegativ mit 21 Stufen unterschiedlicher optischer Dichte (Stouffer-Keil) aufgelegt. Die Probe wird mit einer zweiten UV-transparenten Folie abgedeckt und auf einer Metallplatte mittels Vakuum angepresst. Die Belichtung erfolgt während 20 Sekunden im Abstand von 30 cm mittels einer 5 kW MO61-Lampe.
Nach der Belichtung werden die Folien und die Maske entfernt und die belichtete Schicht wird in einem Ultraschallbad bei 23 DEG C in Ethanol 10 Sekunden lang entwickelt. Die Trocknung erfolgt bei 40 DEG C während 5 Minuten in einem Umluftofen. Die Empfindlichkeit des verwendeten Initiatorsystems wird durch die Angabe der letzten klebefrei abgebildeten Keilstufe charakterisiert. Je höher die Zahl der Stufen ist, desto empfindlicher ist das getestete System.
Die Ergebnisse sind in den Tabellen 4a bis 4g zusammengefasst.
<tb><TABLE> Columns=2 Tabelle 4a
<tb>Head Col 1: Verbindung
<tb>Head Col 2: Zahl der gehärteten Stufen
<tb><SEP>1a<SEP>11
<tb><SEP>6a<SEP>12
<tb></TABLE>
<tb><TABLE> Columns=2 Tabelle 4b
<tb>Head Col 1: Verbindung
<tb>Head Col 2: Zahl der gehärteten Stufen
<tb><SEP>2a<SEP>3
<tb><SEP>4b<SEP>5
<tb><SEP>4a<SEP>6
<tb></TABLE>
<tb><TABLE> Columns=2 Tabelle 4c
<tb>Head Col 1: Verbindung
<tb>Head Col 2: Zahl der gehärteten Stufen
<tb><SEP>2b<SEP>8
<tb><SEP>3b<SEP>7
<tb><SEP>7a<CEL AL=L>10
<tb><CEL AL=L>8a<SEP>10
<tb><SEP>9a<SEP>13
<tb></TABLE>
<tb><TABLE> Columns=2 Tabelle 4d
<tb>Head Col 1: Verbindung
<tb>Head Col 2: Zahl der gehärteten Stufen
<tb><SEP>14a<SEP>9
<tb></TABLE>
<tb><TABLE> Columns=2 Tabelle 4e
<tb>Head Col 1: Verbindung
<tb>Head Col 2:
Zahl der gehärteten Stufen
<tb><SEP>11a<SEP>6
<tb></TABLE>
<tb><TABLE> Columns=2 Tabelle 4f
<tb>Head Col 1: Verbindung
<tb>Head Col 2: Zahl der gehärteten Stufen
<tb><SEP>13a<SEP>8
<tb><SEP>16a<SEP>6
<tb><SEP>19a<CEL AL=L>7
<tb><CEL AL=L>20a<SEP>10
<tb></TABLE>
<tb><TABLE> Columns=2 Tabelle 4g
<tb>Head Col 1: Verbindung
<tb>Head Col 2: Zahl der gehärteten Stufen
<tb><SEP>22b<SEP>6
<tb></TABLE>
Beispiel 27:
In eine wie in Beispiel 26 beschriebene Formulierung werden 0.4% des zu testenden Boratphotoinitiators und 0.3% (N,N min -dibutyl)dimethylindocarbocyaninchlorid eingearbeitet. Die Bereitung des Films, die Härtung und die Bestimmung der Reaktivität erfolgt ebenfalls wie in Beispiel 25 beschrieben.
Die Ergebnisse sind in den Tabellen 5 bis 5f wiedergegeben.
<tb><TABLE> Columns=3 Tabelle 5
<tb>Head Col 1: Verbindung
<tb>Head Col 2: Zahl der gehärteten Stufen
<tb>Head Col 3: Bleichverhalten*
<tb><SEP>1a<SEP>19<SEP>b
<tb><SEP>6a<SEP>18<SEP>b
<tb>
*b = Formulierung bleicht aus (visuelle Prüfung)
<tb></TABLE>
<tb><TABLE> Columns=3 Tabelle 5a
<tb>Head Col 1: Verbindung
<tb>Head Col 2: Zahl der gehärteten Stufen
<tb>Head Col 3: Bleichverhalten*
<tb><SEP>2a<SEP>18<SEP>b
<tb><SEP>4b<SEP>20<SEP>b
<tb><CEL AL=L>4a<CEL AL=L>17 (SEP)<->(TB>
*b = Formulierung bleicht aus (visuelle Prüfung)
- = visuell ist kein Ausbleichen festzustellen
<tb></TABLE>
<tb><TABLE> Columns=3 Tabelle 5b
<tb>Head Col 1: Verbindung
<tb>Head Col 2: Zahl der gehärteten Stufen
<tb>Head Col 3:
Bleichverhalten*
<tb><SEP>2b<SEP>18<SEP>b
<tb><SEP>3b<SEP>20<SEP>b
<tb><CEL AL=L>7a<CEL AL=L>17 (SEP)<->(TB><SEP>8a<SEP>15 (SEP)<->(TB><SEP>9a<SEP>18<SEP>b
<tb>
*b = Formulierung bleicht aus (visuelle Prüfung)
- = visuell ist kein Ausbleichen festzustellen
<tb></TABLE>
<tb><TABLE> Columns=3 Tabelle 5c
<tb>Head Col 1: Verbindung
<tb>Head Col 2: Zahl der gehärteten Stufen
<tb>Head Col 3: Bleichverhalten*
<tb><SEP>14a<SEP>16<SEP>b
<tb>
*b = Formulierung bleicht aus (visuelle Prüfung)
<tb></TABLE>
<tb><TABLE> Columns=2 Tabelle 5d
<tb>Head Col 1: Verbindung
<tb>Head Col 2: Zahl der gehärteten Stufen
<tb><SEP>11a<SEP>14
<tb></TABLE>
<tb><TABLE> Columns=2 Tabelle 5e
<tb>Head Col 1: Verbindung
<tb>Head Col 2: Zahl der gehärteten Stufen
<tb><SEP>2f<SEP>15
<tb></TABLE>
<tb><TABLE> Columns=3 Tabelle 5f
<tb>Head Col 1: Verbindung
<tb>Head Col 2:
Zahl der gehärteten Stufen
<tb>Head Col 3: Bleichverhalten
<tb><SEP>13a<SEP>11 (SEP)<->(TB><SEP>16a<SEP>14 (SEP)<->(TB><CEL AL=L>19a<CEL AL=L>9 (SEP)<->(TB><SEP>20a<SEP>12<SEP>b
<tb>
*b = Formulierung bleicht aus (visuelle Prüfung)
- = visuell ist kein Ausbleichen festzustellen
<tb></TABLE>
Beispiel 28: Photohärtung eines Monomer-Polymer-Gemisches
Es wird eine photohärtbare Zusammensetzung hergestellt durch Mischen von
<tb><TABLE> Columns=2
<tb><SEP>37,64 g<SEP>< TM >Sartomer SR 444, Pentaerythritol-triacrylat, (Sartomer Company, Westchester)
<tb><SEP>10,76 g<SEP>< TM >Cymel 301, Hexamethoxymethylmelamin (American Cyanamid, USA)
<tb><CEL AL=L>47,30 g<SEP>< TM >Carboset 525, thermoplastisches Polyacrylat mit Carboxylgruppen (B. F. Goodrich)
<tb><SEP>4,30 g<SEP>Polyvinylpyrrolidon PVP (GAF, USA)
<tb><SEP>319,00 g<SEP>Methylenchlorid und
<tb><SEP>30,00 g<SEP>Methanol
<tb></TABLE>
Portionen dieser Zusammensetzung werden mit jeweils 1.6% eines erfindungsgemässen Borates, bezogen auf den Feststoffgehalt, durch einstündiges Rühren bei Raumtemperatur vermischt. Alle Operationen werden unter Rotlicht ausgeführt. Die mit Initiator versetzten Proben werden auf eine 300 mu m Aluminiumfolie (10 x 15 cm) aufgetragen. Das Lösungsmittel wird zunächst durch 5-minütiges Trocknen bei Raumtemperatur und darauffolgende Erwärmung auf 60 DEG C während 15 Minuten im Umluftofen entfernt. Auf die ca. 30-35 mu m Schicht wird eine 76 mu m dicke Polyesterfolie gelegt und auf diese ein standardisiertes Testnegativ mit 21 Stufen verschiedener optischer Dichte (Stouffer-Keil) aufgebracht. Mit einer zweiten UV-transparenten Folie wird die Probe abgedeckt und mittels Vakuum auf einer Metallplatte angepresst.
Die Probe wird dann mit einer 4 kW Xenon-Lampe im Abstand von 30 cm 40 Sekunden lang belichtet. Nach der Belichtung werden die Folien und die Maske entfernt und die belichtete Schicht in einem Ultraschallbad 240 Sekunden mit einer 0.85%igen Lösung von Natriumcarbonat in Wasser entwickelt. Anschliessend erfolgt die Trocknung bei 60 DEG C 15 Min. im Umluftofen. Die Empfindlichkeit des verwendeten Initiatorsystems wird durch die Angabe der letzten klebefrei abgebildeten Keilstufe charakterisiert. Je höher die Zahl der Stufen ist, desto empfindlicher ist das System. Eine Erhöhung um zwei Stufen bedeutet dabei etwa eine Verdopplung der Härtungsgeschwindigkeit.
Die Ergebnisse sind in den Tabellen 6 und 6a angegeben.
<tb><TABLE> Columns=2 Tabelle 6
<tb>Head Col 1: Verbindung
<tb>Head Col 2: Zahl der gehärteten Stufen
<tb><SEP>2a<SEP>6
<tb><SEP>4a<SEP>5
<tb><SEP>4b<SEP>7
<tb></TABLE>
<tb><TABLE> Columns=2 Tabelle 6a
<tb>Head Col 1: Verbindung
<tb>Head Col 2: Zahl der gehärteten Stufen
<tb><SEP>7a<SEP>10
<tb><SEP>8a<SEP>8
<tb><SEP>3b<CEL AL=L>5
<tb><CEL AL=L>2b<SEP>9
<tb><SEP>14a<SEP>6
<tb><SEP>13a<SEP>5
<tb><SEP>19a<SEP>5
<tb><SEP>20a<SEP>6
<tb><SEP>16a<SEP>6
<tb></TABLE>
Beispiel 29:
In eine wie in Beispiel 28 beschriebene Formulierung werden 0.3% eines Boratphotoinitiators mit Farbstoffkation eingearbeitet. Die Bereitung des Films, die Härtung und die Bestimmung der Reaktivität erfolgt ebenfalls wie in Beispiel 28 beschrieben. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 7 und 7a dargestellt.
<tb><TABLE> Columns=2 Tabelle 7
<tb>Head Col 1: Verbindung
<tb>Head Col 2: Zahl der gehärteten Stufen
<tb><SEP>2c<SEP>19
<tb><SEP>2d<SEP>10
<tb></TABLE>
<tb><TABLE> Columns=3 Tabelle 7a
<tb>Head Col 1: Verbindung
<tb>Head Col 2: Zahl der gehärteten Stufen
<tb>Head Col 3: Bleichverhalten*
<tb><SEP>3c<SEP>10 (SEP)<->(TB><SEP>3d<SEP>18<SEP>b
<tb><CEL AL=L>2e<CEL AL=L>16 (SEP)<->(TB>
*b = Formulierung bleicht aus (visuelle Prüfung)
- = visuell ist kein Ausbleichen festzustellen
<tb></TABLE>
Beispiel 30:
Es wird eine photohärtbare Zusammensetzung hergestellt durch Mischen von
<tb><TABLE> Columns=2
<tb><SEP>37,64 g<SEP>< TM >Sartomer SR 444, Pentaerythritol-triacrylat, (Sartomer Company, Westchester)
<tb><SEP>10,76 g<SEP>< TM >Cymel 301, Hexamethoxymethylmelamin (American Cyanamid, USA)
<tb><CEL AL=L>47,30 g<SEP>< TM >Carboset 525, thermoplastisches Polyacrylat mit Carboxylgruppen (B. F. Goodrich)
<tb><SEP>4,30 g<SEP>Polyvinylpyrrolidon PVP (GAF, USA)
<tb><SEP>319,00 g<SEP>Methylenchlorid und
<tb><SEP>30,00 g<SEP>Methanol
<tb></TABLE>
Portionen dieser Zusammensetzung werden mit 0.4% des Borates aus Beispiel 2a, 0.4% Isopropylthioxanthon und 0.4% (4-Methylthiobenzoyl)-methyl-1-morpholino-ethan, bezogen auf den Feststoffgehalt, durch einstündiges Rühren bei Raumtemperatur vermischt. Alle Operationen werden unter Rotlicht ausgeführt. Die mit Initiator versetzten Proben werden auf eine 200 mu m Aluminiumfolie (10 x 15 cm) aufgetragen. Das Lösungsmittel wird zunächst durch 5-minütiges Trocknen bei Raumtemperatur und darauffolgende Erwärmung auf 60 DEG C während 15 Minuten im Umluftofen entfernt. Auf die ca. 30-35 mu m Schicht wird eine 76 mu m dicke Polyesterfolie gelegt und auf diese ein standardisiertes Testnegativ mit 21 Stufen verschiedener optischer Dichte (Stouffer-Keil) aufgebracht.
Mit einer zweiten UV-transparenten Folie wird die Probe abgedeckt und mittels Vakuum auf einer Metallplatte angepresst. Die Probe wird dann mit einer SMX-3000 metallhalogenid-dotierten Quecksilberhochdrucklampe im Abstand von 30 cm 40 Sekunden lang belichtet. Nach der Belichtung werden die Folien und die Maske entfernt und die belichtete Schicht in einem Ultraschallbad 180 Sekunden mit einer 1%igen Lösung von Natriumcarbonat in Wasser entwickelt. Anschliessend erfolgt die Trocknung bei 60 DEG C 15 Min im Umluftofen. Die Empfindlichkeit des verwendeten Initiatorsystems wird durch die Angabe der letzten klebefrei abgebildeten Keilstufe charakterisiert. Je höher die Zahl der Stufen ist, desto empfindlicher ist das System. Eine Erhöhung um zwei Stufen bedeutet dabei etwa eine Verdopplung der Härtungsgeschwindigkeit.
Die Ergebnisse sind in der Tabelle 8 aufgelistet.
<tb><TABLE> Columns=3 Tabelle 8
<tb>Head Col 1 to 3 AL=L: Zahl der abgebildeten Stufen nach
<tb>Head Col 1: 10 s
<tb>Head Col 2: 20 s
<tb>Head Col 3: 40 s
<tb><SEP>10<SEP>12<SEP>14
<tb></TABLE>
Beispiel 31:
In eine Zusammensetzung wie in Beispiel 27 beschrieben werden 0.6% des Borates aus Beispiel 2a, 0.4% Isopropylthioxanthon und 1.2% Cyracure< TM > UVI-6974 (UnionCarbide) =
EMI70.1
als 50%ige Lösung in Propylencarbonat, bezogen auf den Feststoffgehalt, eingearbeitet. Die Durchführung und Auswertung der Tests erfolgt ebenfalls wie in Beispiel 30 beschrieben. Die Ergebnisse sind der Tabelle 9 zu entnehmen.
<tb><TABLE> Columns=3 Tabelle 9
<tb>Head Col 1 to 3 AL=L: Zahl der abgebildeten Stufen nach
<tb>Head Col 1: 10 s
<tb>Head Col 2: 20 s
<tb>Head Col 3: 40 s
<tb><SEP>9<SEP>12<SEP>14
<tb></TABLE>
Beispiel 32:
In eine Zusammensetzung wie in Beispiel 30 beschrieben werden 0.4% des Borates aus Beispiel 2a, 0.4% lsopropylthioxanthon, 0.8% Cyracure< TM > UVI-6974 (UnionCarbide) =
EMI71.1
als 50%ige Lösung in Propylencarbonat und 0.4% (4-Methylthiobenzoyl)-methyl-1-morpholino-ethan, bezogen auf den Feststoffgehalt, eingearbeitet. Die Durchführung und Auswertung der Tests erfolgt ebenfalls wie in Beispiel 30 beschrieben. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 10 dargestellt.
<tb><TABLE> Columns=3 Tabelle 10
<tb>Head Col 1 to 3 AL=L: Zahl der abgebildeten Stufen nach
<tb>Head Col 1: 10 s
<tb>Head Col 2: 20 s
<tb>Head Col 3: 40 s
<tb><SEP>11<SEP>13<SEP>15
<tb></TABLE>
Beispiel 33:
In eine wie in Beispiel 28 beschriebene Formulierung werden 0.4% eines Boratphotoinitiators und 0,3% des Farbstoffes Safranin O eingearbeitet. Die Bereitung des Films, die Härtung und die Bestimmung der Reaktivität erfolgt ebenfalls wie in Beispiel 28 beschrieben. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 11 dargestellt.
<tb><TABLE> Columns=2 Tabelle 11
<tb>Head Col 1: Verbindung
<tb>Head Col 2: Zahl der gehärteten Stufen
<tb><SEP>2g<SEP>16
<tb><SEP>2h<SEP>16
<tb><SEP>2i<CEL AL=L>3
<tb><CEL AL=L>2j<SEP>17
<tb><SEP>2k<SEP>18
<tb><SEP>2m<SEP>17
<tb><SEP>2o<SEP>13
<tb><SEP>2p<CEL AL=L>15
<tb><SEP>2q<SEP>15
<tb><SEP>2r<SEP>15
<tb><SEP>2s<SEP>15
<tb></TABLE>
Beispiel 34:
In eine wie in Beispiel 28 beschriebene Formulierung werden 0.4% der Verbindung 2a und 0,3% eines Farbstoffes eingearbeitet. Ausserdem wird anstatt der Xenon-Lampe ein frequenzverdoppelter Nd/YAG Laser (COHERENT DPSS 532-50, Strahldurchmesser 0,7 mm, Divergenz < 1,3 mrad) mit monochromatischem Licht der Wellenlänge 532 nm und einer Leistung von 50 mW verwendet. Der Laserstrahl mit einem Durchmesser von ca. 3,3 mm wird mit einer Geschwindigkeit von 6 mm/s über einen auf der Probe fixierten Stouffer-Keil mit 21 Stufen bewegt. Nach dem Entwickeln bleibt eine Linie unterschiedlicher Breite und Länge stehen. Zur Auswertung wird diejenige Stufenzahl angegeben, bei der noch eine gehärtete Linie zu sehen ist. Die Bereitung des Films, die Härtung und die Bestimmung der Reaktivität erfolgt ebenfalls wie in Beispiel 28 beschrieben.
Die Ergebnisse sind in der Tabelle 12 dargestellt.
Tabelle 12
EMI73.1
EMI74.1
EMI75.1
Beispiel 35:
Es werden die gleichen Formulierungen wie in Beispiel 28 verwendet und Portionen dieser Zusammensetzung werden mit 0,4%, bezogen auf die Gesamtmenge der Formulierung, der Verbindung 5 und 0.3% eines Farbstoffs vermischt. Alle Operationen werden unter Rotlicht durchgeführt. Die Proben werden in Pillengläser mit ca. 3 cm Durchmesser gefüllt. Diese Formulierungen werden in den Gläsern mit einem frequenzverdoppelten Nd/YAG Laser (COHERENT DPSS 532-50, Strahldurchmesser 0,7 mm, Divergenz < 1,3 mrad) mit monochromatischem Licht der Wellenlänge 532 nm und einer Leistung von 50 mW im Abstand von 30 cm für 10 Sekunden belichtet. Nach der Belichtung wird die ungehärtete Formulierung ausgegossen und die verbleibende, gehärtete Schicht in einem Ultraschallbad bei 23 DEG C in Ethanol 10 Sekunden lang entwickelt. Die Trocknung erfolgt bei 40 DEG C während 5 Minuten in einem Umluftofen.
Nach dem Entwickeln bleibt eine nadelähnliche Figur unterschiedlicher Länge stehen. Zur Auswertung wird die Länge der Figur angegeben und diese ist ein Mass für das Durchhärtungsvermögen. Die verwendeten Farbstoffe und Ergebnisse sind in der Tabelle 13 wiedergegeben:
Tabelle 13
EMI75.2
EMI75.3
Beispiel 36:
Es wird wie in Beispiel 28 verfahren, wobei jedoch 0.4% der Farbstoffboratsalze eingesetzt werden. Ausserdem wird anstatt der Xenon-Lampe ein frequenzverdoppelter Nd/YAG Laser (COHERENT DPSS 532-100, Strahldurchmesser 0,7 mm, Divergenz < 1,3 mrad) mit monochromatischem Licht der Wellenlänge 532 nm und einer Leistung von 100 mW verwendet. Der Laserstrahl mit einem Durchmesser von ca. 3,3 mm wird mit einer Geschwindigkeit von 6 mm/s über einen auf der Probe fixierten Stouffer-Keil mit 21 Stufen bewegt. Nach dem Entwickeln bleibt eine Linie unterschiedlicher Breite und Länge stehen. Zur Auswertung wird diejenige Stufenzahl angegeben, bei der noch eine gehärtete Linie zu sehen ist.
Die verwendeten Farbstoffe und Ergebnisse sind in der Tabelle 14 aufgelistet.
<tb><TABLE> Columns=2 Tabelle 14:
<tb>Head Col 1: Verbindung
<tb>Head Col 2: Zahl der abgebildeten Stufen
<tb><SEP>2e<SEP>11
<tb></TABLE>
Beispiel 37:
Es wird so vorgegangen wie in Beispiel 35, jedoch werden Farbstoffboratsalze in solchen Konzentrationen eingesetzt, da die optische Dichte einer Schicht von 2 mm für die Wellenlänge von 532 nm 0.5 beträgt und es wird zusätzliche Verbindung 2a eingesetzt. Im Unterschied zu Beispiel 34 wird ein frequenzverdoppelter Nd/YAG Laser (COHERENT DPSS 532-100, Strahldurchmesser 0,7 mm, Divergenz < 1,3 mrad) mit monochromatischem Licht der Wellenlänge 532 nm und einer Leistung von 100 mW verwendet und im Abstand von 30 cm für 5 Sekunden belichtet.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 15 dargestellt.
<tb><TABLE> Columns=4 Tabelle 15:
<tb>Head Col 1: Verbindung
<tb>Head Col 2: Konzentration
Verbindung 2a
<tb>Head Col 3: Länge der gebildeten Figur in mm
<tb>Head Col 4: Bleichverhalten*
<tb><SEP>0.03% 2e<SEP>0<SEP>5 (SEP)<->(TB><SEP>0.03% 2e<CEL AL=L>0.3%<CEL AL=L>14<SEP>b
<tb><SEP>0.03% 2e<SEP>0.6%<SEP>17<SEP>b
<tb>
*b = Formulierung bleicht aus (visuelle Prüfung)
- = visuell ist kein Ausbleichen festzustellen
<tb></TABLE>
Beispiel 38:
Es werden die gleichen Formulierungen wie in Beispiel 26 verwendet und Portionen dieser Zusammensetzung werden mit 0,4%, bezogen auf die Gesamtmenge der Formulierung, der Verbindung 2a und 0.3% eines Farbstoffs vermischt. Alle Operationen werden unter Rotlicht durchgeführt. Die Proben werden in schwarze Plastikdeckel mit einem Durchmesser von ca. 1,5 cm und einer Höhe von ca. 12 mm gefüllt und mit einer Mylarfolie abgedeckt. Diese Proben werden mit Tageslicht und einer Dosis von 1200 mJ/cm<2> belichtet. Nach der Belichtung wird die ungehärtete Formulierung ausgegossen und die verbleibende, gehärtete Schicht in einem Ultraschallbad bei 23 DEG C in Ethanol 1 Minute lang entwickelt. Die Trocknung erfolgt bei 40 DEG C während 5 Minuten in einem Umluftofen. Zur Auswertung wird die Dicke der gehärteten Schicht gemessen und diese ist ein Mass für das Durchhärtungsvermögen.
Die verwendeten Farbstoffe und Ergebnisse sind in der Tabelle 16 wiedergegeben:
<tb><TABLE> Columns=2 Tabelle 16:
<tb>Head Col 1: Farbstoff
<tb>Head Col 2: Dicke der gehärteten Schicht in mm
<tb><SEP>Safranin O<SEP>1,45
<tb><SEP>Methylene blue<CEL AL=L>2,94
<tb></TABLE>
Beispiel 39:
Es wird vorgegangen wie in Beispiel 38, jedoch werden anstatt Mischungen von Boraten und Farbstoffen 0,4% der erfindungsgemässen Farbstoffboratsalze und zusätzlich von Verbindung 2a eingesetzt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 17 wiedergegeben:
<tb><TABLE> Columns=3 Tabelle 17:
<tb>Head Col 1: Verbindung
<tb>Head Col 2: Konzentration
der Verbindung 2a
<tb>Head Col 3: Dicke der gehärteten Schicht in mu m
<tb><SEP>2e<SEP>0<SEP>1140
<tb><SEP>2e<CEL AL=L>0,3%<CEL AL=L>1440
<tb><SEP>2e<SEP>0,6%<SEP>1880
<tb></TABLE>
Beispiel 40:
Es wird vorgegangen wie bei Beispiel 26, jedoch werden jeweils 0,4% eines kationischen Photoinitiators zusammen mit 0,4% der Verbindung 2a zugegeben. Die Ergebnisse sind in Tabelle 18 beschrieben.
Tabelle 18
EMI78.1
Beispiel 41:
Es wird vorgegangen wie bei Beispiel 26, jedoch werden jeweils 0,4% eines kationischen Photoinitiators zusammen mit 0,4% der Verbindung 2a und 0,3% eines Farbstoffes zugegeben. Die Ergebnisse sind in Tabelle 19 beschrieben.
Tabelle 19
EMI79.1
Beispiel 42:
Es wird vorgegangen wie bei Beispiel 26, jedoch werden jeweils 0,4% der Verbindung 2a und 0,3% eines Farbstoffes oder Elektronenakzeptors zugegeben. Die Ergebnisse sind in Tabelle 20 beschrieben.
Tabelle 20
EMI80.1
*b = Formulierung bleicht aus (visuelle Prüfung)
- = visuell ist kein Ausbleichen festzustellen
Beispiel 43:
Es wird vorgegangen wie bei Beispiel 26, jedoch werden jeweils 2% der Verbindung 2a und 2% eines Elektronenakzeptors zugegeben. Die Ergebnisse sind in Tabelle 21 beschrieben.
Tabelle 21
EMI81.1
Beispiel 44:
Es wird vorgegangen wie bei Beispiel 26, jedoch werden jeweils 0,4% der Verbindung 2a und 0,3% eines Elektronenakzeptors und 0,3% eines Farbstoffes zugegeben. Die Ergebnisse sind in Tabelle 22 beschrieben.
<tb><TABLE> Columns=3 Tabelle 22
<tb>Head Col 1: Elektronenakzept
<tb>Head Col 2: Farbstoff
<tb>Head Col 3: Anzahl der gehärteten Stufen
<tb><SEP>Quantacure ITX<SEP>Safranin O<SEP>13
<tb></TABLE>
The invention relates to photopolymerizable compositions which contain borate photoinitiators, in particular also unimolecular borate photoinitiators.
The use of borates as photoinitiators in combination with coinitiators is known in the prior art. For example, U.S. Patents 4,772,530, 4,772,541 and 5,151,520 triarylalkyl borate anions with cationic dyes such as e.g. Cyanines, rhodamines, etc., as counterions. These compounds are used as photoinitiators. In U.S. Patent 4,954,414, cationic transition metal complexes are used together with triarylalkyl borate anions in photopolymerizable compositions. It is also known from U.S. Patent 5,055,372 the use of quaternary ammonium compounds such as e.g. Tetramethylammonium, pyridinium, cetylpyridinium etc., as cationic counterions to the triarylalkyl borate.
In this publication, the borates are used in conjunction with aromatic ketone initiator compounds as coinitiators in photocurable materials.
There is a need in the art for the extensive field of application of photoinitiators for stable reactive compounds which can be used as initiators in photopolymerizable compositions.
The borate compounds described in the publications mentioned above are always used in combination with coinitiators as photoinitiators. It is interesting in the art to provide photopolymerizable compositions which contain photoinitiators which, even without the addition of coinitiators, are reactive enough to initiate the photopolymerization. Surprisingly, it has now been found that borates with certain substitution patterns have these properties.
The invention relates to a photopolymerizable composition containing
a) at least one polymerizable ethylenically unsaturated compound and
b) at least one compound of formula I or 1 min as a unimolecular photoinitiator
EMI2.1
wherein R1, R2 and R3 independently of one another represent phenyl or another aromatic hydrocarbon, with or without a hetero atom, these radicals being unsubstituted or 1- to 5-fold with C1-C20-alkyl which is unsubstituted or substituted by OR6 or R7R8N, with one or more Residues O, S (O) p or NR5 interrupted C2-C20-alkyl, OR6, R6S (O) p, R6S (O) 2O, R7R8N, R6OC (O), R7R8NC (O), R9C (O), R9R10R11Si, R9R10R11Sn, halogen, R9R10P (O) q, CN or / and
EMI2.2
EMI2.3
are substituted,
or the radicals R2 and R3 form bridges, structures of the formulas II, IIa or IIb
EMI2.4
arise, the aromatic rings in the formula II, IIa or Ibb being unsubstituted or with C1-C20-alkyl, with one or more residues O, S (O) p or NR5 interrupted C2-C20-alkyl, OR6, R6S (O ) p, R6S (O) 2O, R7R8N, R6OC (O), R7R8NC (O), R9C (O), R9R10R11Si, halogen, R9R10P (O) q or / and R9R10R11Sn;
with the provisos that at most two of the radicals R1, R2 and R3 are the same and either at least two of the radicals R1, R2 and R3 are phenyl radicals substituted in both ortho positions or aromatic hydrocarbon radicals
or at least one radical R1, R2 or R3 is a bulky aryl radical and the remaining radicals R1, R2 or R3 are at least one ortho-substituted phenyl radicals or aromatic hydrocarbon radicals;
R1a represents a divalent aromatic hydrocarbon radical, this radical being unsubstituted or with C1-C6-alkyl, OR6, S (O) pR6, OS (O) 2R6, NR8R7, C (O) OR6, C (O) NR8R7, C ( O) R9, SiR9R10R11 or halogen is substituted or R1a is phenyl-C1-C6-alkylene;
R4 represents phenyl or another aromatic hydrocarbon radical, with or without a hetero atom, these radicals being unsubstituted or 1- to 5-fold with C1-C20-alkyl which is unsubstituted or substituted by OR6 or R7R8N, with one or more radicals O, S (O) p or NR5 interrupted C2-C20 alkyl, OR6, R6S (O) p, R6S (O) 2O, R7R8N, R6OC (O), R7R8NC (O), R9C (O), R9R10R11Si, R9R10R11Sn, halogen, R9R10P (O ) q, CN or / and
EMI3.1
are substituted, or R4 C1-C20-alkyl, with one or more residues O, S (O) p or NR5 interrupted C2-C20-alkyl, C3-C12-cycloalkyl, C2-C8-alkenyl, phenyl-C1-C6- alkyl or naphthyl-C1-C3-alkyl, where the radicals C1-C20-alkyl, C3-C12-cycloalkyl, C2-C8-alkenyl, phenyl-C1-C6-alkyl or naphthyl-C1-C3-alkyl are unsubstituted or are substituted by OR6, R6S (O) p, R6S (O) 2O, R7R8N, R6OC (O), R7R8NC (O), R9C (O), R9R10R11Si, R9R10R11Sn, halogen, R9R10P (O) q, or / and CN ;
Y for (CH2) n, CH = CH, C (O), NR5, O, S (O) p or
EMI3.2
stands;
n represents 0, 1 or 2;
m is 2 or 3;
p represents 0, 1 or 2;
q is 0 or 1;
E represents R21R22R23P, R7R7aR8N or R6R6aS;
R5 is hydrogen, C1-C12-alkyl, phenyl-C1-C6-alkyl or phenyl, where the radicals phenyl-C1-C6-alkyl or phenyl are unsubstituted or 1- to 5-fold with C1-C6-alkyl, C1-C12-alkoxy or / and halogen are substituted;
R6 and R6a are unsubstituted or halogen-substituted C1-C12-alkyl, phenyl-C1-C6-alkyl or phenyl, where the radicals phenyl-C1-C6-alkyl or phenyl are unsubstituted or 1- to 5-fold with C1-C6-alkyl, C1-C12-alkoxy or / and halogen are substituted;
R7, R7a and R8 independently of one another are unsubstituted or C1-C12-alkoxy, halogen, OH, COOR6 or CN-substituted C1-C12-alkyl, C3-C12-cycloalkyl, phenyl-C1-C6-alkyl or phenyl, the radicals Phenyl-C1-C6-alkyl or phenyl are unsubstituted or 1- to 5-fold substituted with C1-C6-alkyl, C1-C12-alkoxy or / and halogen, or R7 and R8 together with the N atom to which they are attached , form a 5- or 6-membered ring, which may additionally contain O or S atoms;
R9, R10 and R11 independently of one another are C1-C12-alkyl, C3-C12-cycloalkyl, phenyl-C1-C6-alkyl or phenyl, the radicals phenyl-C1-C6-alkyl or phenyl being unsubstituted or 1- to 5-fold with C1 -C6 alkyl, C1-C12 alkoxy or / and halogen are substituted;
R12, R13, R14 and R15 independently of one another are hydrogen, unsubstituted or C1-C12-alkoxy-substituted C1-C12-alkyl, unsubstituted or one to five times with C1-C6-alkyl, C1-C12-alkoxy or halogen-substituted phenyl-C1 -C6-alkyl or unsubstituted or one to five times with C1-C6-alkyl, C1-C12-alkoxy or halogen-substituted phenyl, or the radicals R12, R13, R14 and R15 together form an aromatic ring on which further aromatic rings can be fused;
R16, R17, R18, R18a, R19 and R20 independently of one another are hydrogen, unsubstituted or C1-C12-alkoxy, OH or halogen-substituted C1-C12-alkyl or unsubstituted or C1-C12-alkyl, C1-C12-alkoxy, OH or halogen substituted phenyl;
R21, R22 and R23 independently of one another C1-C12-alkyl, C2-C12-alkenyl, C3-C12-cycloalkyl, where the residues C1-C12-alkyl, C2-C12-alkenyl, C3-C12-cycloalkyl are unsubstituted or with R6OCO or CN are substituted, or R21, R22 and R23 are unsubstituted or mono- to pentasubstituted with C1-C6-alkyl, C1-C12-alkoxy or halogen-phenyl-C1-C6-alkyl or unsubstituted or mono- to pentasubstituted with C1-C6- Alkyl, C1-C12-alkoxy or halogen-substituted phenyl;
X is N, S or O, and
G represents a residue which can form positive ions.
Even without the addition of coinitiators, the compounds of the formulas I and I min are reactive initiators for the photopolymerization of ethylenically unsaturated compounds.
The compounds are characterized in that firstly at most two of the radicals R1, R2 and R3 are the same and secondly
either at least two of the radicals R1, R2 and R3 are phenyl radicals substituted in both ortho positions or aromatic hydrocarbon radicals
or at least one radical R1, R2 or R3 is a sterically bulky aryl radical and the remaining radicals R1, R2 or R3 are at least one ortho-substituted phenyl radicals or aromatic hydrocarbon radicals.
Aromatic hydrocarbons, as they can be contained in the compounds according to the invention, can e.g. contain one or more, in particular 1 or 2, heteroatoms. As heteroatoms, e.g. N, O, P or S, preferably N or O, in question. Examples of aromatic hydrocarbons are: phenyl, 1- and 2-naphthyl, stilbenyl, biphenyl, o-, m-, p-terphenyl, triphenylphenyl, fluorenyl, binaphthyl, anthracyl, phenanthryl, ferrocenyl, pyrenyl, furan-2-yl or furan -3-yl, thiophene-2-yl or thiophene-3-yl, pyridin-2-yl, pyridin-3-yl or pyridin-4-yl, pyrimidinyl, quinolyl or isoquinolyl. Aromatic hydrocarbon radicals of the formula are also suitable
EMI5.1
,
wherein A and Z are independently - (CH2) n -, -C (O) -, N, S (O) p; n and p have the meanings given above. Examples of this are e.g.
Anthracyl, fluorenyl, thianthryl, xanthyl, acridinyl, phenazinyl, phenothiazinyl, phenoxathiinyl, phenoxazinyl.
Is stilbenyl
EMI5.2
Biphenyl means
EMI5.3
are o-, m- or p-terphenyl
EMI6.1
EMI6.2
EMI6.3
Triphenylphenyl means
EMI6.4
Is binaphthyl
EMI6.5
Anthracyl means
EMI6.6
Phenanthryl stands for
EMI7.1
Pyrenyl means
EMI7.2
Quinolinyl means
EMI7.3
Isoquinolinyl means
EMI7.4
Furanyl is furan-2-yl or furan-3-yl. Thiophenyl means thiophene-2-yl or thiophene-3-yl. Pyridinyl stands for pyridin-2-yl, pyridin-3-yl or pyridin-4-yl.
If the radicals phenyl, stilbenyl, biphenyl, o-, m- or p-terphenyl, triphenylphenyl, naphthyl, binaphthyl, anthracyl, phenanthryl, pyrenyl, ferrocenyl, furanyl, thiophenyl, pyridinyl, quinolinyl or isoquinolinyl are substituted, they are one to one fourfold, e.g. mono-, di- or trisubstituted, in particular mono- or disubstituted. Substituents on the phenyl ring are preferably in the 2-, 4-, 6-, 2,6- or 2,4,6-position of the phenyl ring.
The term "bulky aryl radical" as used in this application includes e.g. Polycycles, i.e. understand multinuclear aryl residues. These are, for example, fused hydrocarbon rings, with or without a hetero atom, preferably S, O or N, such as e.g. 1- and 2-naphthyl, binaphthyl, anthracyl, phenanthryl, pyrenyl, quinolyl or isoquinolyl.
However, the term "sterically bulky aryl radical" also includes ring sequences, i.e. aryl rings linked by single bonds. Examples include biphenyl, o-, m- and p-terphenyl or triphenylphenyl.
C1-C20 alkyl is linear or branched and is, for example, C1-C12, C1-C8, C1-C6 or C1-C4 alkyl. Examples are methyl, ethyl, propyl, isopropyl, n-butyl, sec-butyl, isobutyl, tert-butyl, pentyl, hexyl, heptyl, 2,4,4-trimethylpentyl, 2-ethylhexyl, octyl, nonyl, Decyl, undecyl, dodecyl, tetradecyl, pentadecyl, hexadecyl, heptadecyl, octadecyl, nonadecyl or icosyl. For example, R4 is C1-C8-alkyl, especially C1-C6-alkyl, preferably C1-C4-alkyl, e.g. Methyl or butyl. If R1, R2, R3 and R4 are C1-C20-alkyl substituted with R9R10R11Si, the alkyl radical is e.g. C1-C12, especially C1-C8, preferably C1-C4 alkyl. Methyl is particularly preferred.
C1-C12 alkyl and C1-C6 alkyl are also linear or branched and have e.g. the meanings given above up to the corresponding number of carbon atoms. R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11, R12, R13, R6a and R7a are e.g. C1-C8, especially C1-C6, preferably C1-C4 alkyl, e.g. Methyl or butyl. C1-C6-alkyl substituents for phenyl-C1-C6-alkyl or phenyl, especially C1-C4-alkyl, e.g. Methyl or butyl.
C2-C20 alkyl which is interrupted one or more times by -O-, -S (O) p- or -NR5- is, for example, 1-9, e.g. 1-7 or 1 or 2 times interrupted by -O-, -S (O) p- or -NR5-. For example, Structural units such as -CH2-O-CH3, -CH2CH2-O-CH2CH3, - [CH2CH2O] y-CH3, with y = 1-9, - (CH2CH2O) 7CH2CH3, -CH2-CH (CH3) -O-CH2-CH2CH3 , -CH2-CH (CH3) -O-CH2-CH3, -CH2SCH3 or -CH2-N (CH3) 2.
C3-C12 cycloalkyl means e.g. Cyclopropyl, cyclopentyl, cyclohexyl, cyclooctyl, cyclododecyl, especially cyclopentyl and cyclohexyl, preferably cyclohexyl.
C2-C8-alkenyl radicals can be mono- or polyunsaturated and are, for example, allyl, methallyl, 1,1-dimethylallyl, 1-butenyl, 3-butenyl, 2-butenyl, 1,3-pentadienyl, 5-hexenyl or 7 -Octenyl, especially allyl. R4 as C2-C8 alkenyl is e.g. C2-C6, especially C2-C4 alkenyl.
Phenyl-C1-C6-alkyl means e.g. Benzyl, phenylethyl, alpha-methylbenzyl, phenylpentyl, phenylhexyl or alpha, alpha-dimethylbenzyl, especially benzyl. Phenyl-C1-C4-alkyl, in particular phenyl-C1-C2-alkyl, is preferred. Substituted phenyl-C1-C6-alkyl is one to four times, e.g. substituted once, twice or three times, in particular once or twice on the phenyl ring.
Phenyl-C1-C6-alkylene has two free bonds, one on the phenylene ring and the other in the alkylene radical:
EMI9.1
with x = 1 to 6.
Substituted phenyl is one to five times, e.g. substituted once, twice or three times, in particular once or twice on the phenyl ring. The substituents are e.g. in the 2- / 6-, 2- / 4- or 2- / 4- / 6-position of the phenyl ring, preferably in the 2- / 6- or 2- / 4- / 6-position.
Naphthyl-C1-C3-alkyl is, for example, naphthylmethyl, naphthylethyl, naphthylpropyl or naphthyl-1-methylethyl, especially naphthylmethyl. The alkyl unit can be in the 1- or 2-position of the naphthyl ring. Substituted naphthyl-C1-C3-alkyl is one to four times, e.g. substituted once, twice or three times, in particular once or twice, on the aromatic rings.
C1-C12-alkoxy stands for linear or branched radicals and means e.g. Methoxy, ethoxy, propoxy, isopropoxy, n-butyloxy, sec-butyloxy, iso-butyloxy, tert-butyloxy, pentyloxy, hexyloxy, heptyloxy, 2,4,4-trimethylpentyloxy, 2-ethylhexyloxy, octyloxy, nonyloxy, decyloxy or dodecyloxy, in particular methoxy, ethoxy, propoxy, isopropoxy, n-butyloxy, sec-butyloxy, isobutyloxy, tert-butyloxy, preferably methoxy.
Halogen means fluorine, chlorine, bromine and iodine, in particular chlorine, fluorine and bromine, preferably chlorine and fluorine.
If C1-C20-alkyl is substituted one or more times with halogen, e.g. 1 to 3 or 1 or 2 halogen substituents on the alkyl radical.
If R7 and R8 together with the N atom to which they are attached form a 5- or 6-membered ring which may also contain O or S atoms, these are e.g. saturated or unsaturated rings, for example aziridine, pyrrole, pyrrolidine, oxazole, thiazole, pyridine, 1,3-diazine, 1,2-diazine, piperidine or morpholine.
Divalent aromatic hydrocarbon residues are e.g. Phenylene, stilbenylene, biphenylene, o-, m- or p-terphenylene, triphenylphenylene, naphthylene, binaphthylene, anthracenylene, phenanthrylene, pyrenylene, ferrocenylene, furanylene, thiophenylene, pyridinylene, quinolinylene or isoquinolinylene.
Naphthylene stands for
EMI10.1
, especially for
EMI10.2
. Is stilbenylene
EMI10.3
or
EMI10.4
. Biphenylene means
EMI10.5
are o-, m- or p-terphenylene
EMI10.6
EMI10.7
Triphenylphenylene means
EMI10.8
Is binaphthylene
EMI11.1
in particular
EMI11.2
Anthracylene means
EMI11.3
EMI11.4
Phenanthrylene stands for
EMI11.5
or
EMI11.6
Pyrenylene means
EMI11.7
EMI11.8
Furanylene is
EMI12.1
Thiophenylene means
EMI12.2
EMI12.3
Pyridinylene stands for
EMI12.4
Quinolinylene means
EMI12.5
Isoquinolinylene means
EMI12.6
EMI12.7
1,4-Duryl
EMI12.8
If the radicals are phenylene, stilbenylene, biphenylene, o-, m- or p-terphenylene, triphenylphenylene, naphthylene, binaphthylene, anthracylene, phenanthrylene, pyrenylene, ferrocenylene, furanylene, thiophenylene, pyridinylene, quinolinylene or isoquinolinylene, they are mono- to substituted fourfold, e.g. mono-, di- or trisubstituted, in particular mono- or disubstituted. Substituents on the 1,4-phenylene ring are in the 2-, 3-, 5- or 6-position, in particular in the 2- or 3-position of the phenyl ring. Substituents on the 1,3-phenylene ring are in the 2-, 4-, 5- or 6-position, in particular in the 4- or 5-position of the phenyl ring.
As counterion G Residues which can form positive ions are generally suitable for the negative borate in formula I.
These are, for example, alkali metals, in particular lithium or sodium, quaternary ammonium compounds, sulfonium and phosphonium compounds, cationic transition metal complex compounds or dyes. For the unimolecular borate compounds of the formula I, G is preferably ammonium or tetraalkylammonium.
Examples of tetraalkylammonium are in particular tetramethylammonium or tetrabutylammonium. Trisalkylammonium ions are also suitable, e.g. Trimethylammonium. Other interesting quaternary ammonium compounds are e.g. Trimethylcetylammonium or cetylpyridinium. Phosphonium and ammonium counterions of the formulas are suitable <+> PRwRxRyRz and <+> NRwRxRyRz, where Rw, Rx, Ry, Rz independently of one another represent hydrogen, unsubstituted or substituted alkyl, cycloalkyl, alkenyl, phenyl or arylalkyl. Substituents for these alkyl, cycloalkyl, alkenyl, phenyl or arylalkyl radicals are e.g. Halide, hydroxy, heterocycloalkyl (e.g. epoxy, aziridyl, oxetanyl, furanyl, pyrrolidinyl, pyrrolyl, thiophenyl, tetrahydrofuranyl, etc.), dialkylamino, amino, carboxy, alkyl and arylcarbonyl, and aryloxy and alkoxycarbonyl.
The tetravalent nitrogen can also be a member of a 5- or 6-membered ring, which ring can in turn be fused to other ring systems. These systems can also contain additional heteroatoms, e.g. S, N, O.
The tetravalent nitrogen can also be a member of a polycyclic ring system, e.g. Azonia propellan. These systems can also contain other heteroatoms, e.g. S, N, O.
Also suitable are polyammonium and polyphosphonium salts, in particular the bite salts, where the same substituents as described above for the "mono" compounds may be present.
The ammonium and phosphonium salts can also be substituted with neutral dyes (e.g. thioxanthenes, thioxanthones, coumarins, ketocoumarins, etc.). Such salts are obtained from the reaction of the ammonium and phosphonium salts substituted with reactive groups (e.g. epoxy, amino, hydroxy, etc.) with suitable derivatives of neutral dyes. Corresponding examples are described in EP-A 224 967 (Quantacure QTX).
Likewise, ammonium and phosphonium salts can also be substituted with colorless electron acceptors (e.g. benzophenones):
Examples of this are Quantacure ABQ
EMI14.1
Quantacure BPQ
EMI14.2
and Quantacure BTC
EMI14.3
from International Bio-Synthetics.
The compounds of formula I are reactive even if they do not contain any dye or cationic transition metal complex as the counter ion, i.e. they can also be used unimolecularly.
The invention therefore relates in particular to compounds in which G in particular for a metal from group I of the periodic table in the first oxidation stage, in particular Na <+>, K <+> or Li <+>, or where G MgZ1 <+> or CaZ1 <+>, wherein Z1 represents a halogen or C1-C4-alkoxy, means or G represents an ammonium, phosphonium or sulfonium salt.
An ammonium or phosphonium salt is e.g. RaRbRcRdN <+> or RaRbRcRdP <+>, where Ra, Rb, Rc and Rd independently of one another are C1-C20-alkyl, C3-C12-cycloalkyl, C2-C8-alkenyl, phenyl-C1-C6-alkyl, naphthyl-C1-C3-alkyl or phenyl .
The reactivity of the unimolecular photoinitiator compounds can of course be increased by adding coinitiators, e.g. Dyes, increase.
Dye cations or cationic transition metal coordination complex compounds can therefore also serve as counterions. These residues then act as a coinitiator for the borate.
As positive counterions G <+> in the compound of formula I are e.g. also use the following ions:
EMI14.4
EMI15.1
wherein Z is P, S or N and R is an alkyl or aryl radical. Connections such as e.g.
EMI15.2
EMI 15.3
(described by Yagci et al. in J. Polym. Sci. Part A: Polymer Chem. 1992, 30, 1987 and Polymer 1993, 34 (6), 1130), or as e.g.
EMI 15.4
EMI15.5
with R min = unsubstituted or substituted benzyl or phenacyl (described in JP-A Hei 770 221). In these compounds, the aromatic rings in the pyridinium can also be substituted.
Tetraalkylammonium is e.g. (C1-C10 alkyl) 4N <+>, e.g. Tetrahexylammonium, tetraoctylammonium, tetradecylammonium, tetrabutylammonium or tetramethylammonium. Tetra (C1-C4-alkyl) ammonium, N (C1-C4-alkyl) 4 is preferred <+>, where C1-C4-alkyl may have the meanings given above up to the corresponding number of carbon atoms. Examples of corresponding ammonium compounds are tetramethylammonium, tetraethylammonium, tetrapropylammonium or tetrabutylammonium, in particular tetramethylammonium and tetrabutylammonium. Benzyl-tri (C1-C4-alkyl) ammonium means C6H4-CH2-N (C1-C4-alkyl) 3 <+>, where C1-C4-alkyl may have the meanings given above up to the corresponding number of carbon atoms.
Examples of such radicals are benzyltrimethylammonium, benzyltriethylammonium, benzyltripropylammonium and benzyltributylammonium, especially benzyltrimethylammonium and benyzltributylammonium.
As positive counterions G Other onium ions, such as e.g. Iodonium or sulfonium ions can be used.
Examples of such counterions to the borate are residues of the formula
EMI16.1
as described, for example, in EP-A 555 058 and EP-A 690 074. Also interesting as counterions
EMI16.2
EMI 16.3
Further suitable counterions for the borates according to the invention are cations of the formula
EMI 16.4
wherein R9 represents an alkyl radical, in particular ethyl, or benzyl and the aromatic ring can carry further substituents.
Other suitable counterions are halonium ions, especially diaryliodonium ions, e.g. in EP-A 334 056 and EP-A 562 897.
However, cations of ferrocenium salts, such as described in EP-A 94 915 and EP-A 109 851, for example
EMI 16.5
Other suitable "onium" cations such as ammonium, phosphonium, sulfonium, iodonium, selonium, arsonium, tellonium, bismuthonium are e.g. in Japanese Patent Application Hei 6 266 102.
Examples of cationic transition metal complex compounds which are useful as counterions are described in U.S. Patent 4,954,414. Bis (2.2 min -bipyridine) (4.4 min -dimethyl-2.2 min -bipyridine) -ruthenium, Tris (4.4 min -dimethyl-2.2 min -bipyridine) -ruthenium, Tris are particularly interesting (4.4 min -dimethyl-2.2 min -bipyridine) -iron, tris (2.2 min, 2 min -terpyridine) ruthenium, tris (2.2 min -bipyridine) ruthenium and bis (2, 2 min -bipyridine) (5-chloro-1,10-phenanthroline) ruthenium.
Dyes suitable as counterions are, for example, cations of triarylmethanes, e.g. Malachite green, indolines, thiazines, e.g. Methylene blue, xanthones, thioxanthones, oxazines, acridines, cyanines, rhodamines, phenazines, e.g. Safranin, preferably cyanines and thioxanthones.
Compounds of the formula I and I min are preferred in which R1 and R2 are identical.
Other interesting compositions are those in which the compounds of the formula I R1, R2 and R3 independently of one another are phenyl or another aromatic hydrocarbon, with or without a hetero atom, these radicals being unsubstituted or 1- to 5-fold with unsubstituted or with OR6 or R7R8N substituted C1-C6-alkyl, OR6, R6S (O) p, R6S (O) 2O, R7R8N, halogen or / and
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are substituted,
or the radicals R2 and R3 form bridges, structures of the formulas II, Ila or lIb being formed,
R4 is phenyl, C1-C20-alkyl, C3-C12-cycloalkyl, C2-C8-alkenyl, phenyl-C1-C6-alkyl or naphthyl-C1-C3-alkyl;
R12, R13, R14 and R15 independently of one another are H, C1-C12-alkyl or phenyl, or the radicals R12, R13, R14 and R15 together form an aromatic ring to which further aromatic rings can be fused; and
X is N or O.
To be emphasized are compositions in which in the compound of the formula I or 1 min R4 is C1-C12-alkyl, allyl, cyclopentyl, cyclohexyl, benzyl or naphthylmethyl.
In particular, those compositions are preferred in which, in the compound of the formula I and 1 min, R6 is C1-C4-alkyl, trifluoromethyl or unsubstituted or 1- to 5-fold substituted by C1-C6-alkyl, C1-C12-alkoxy or / and halogen .
Interesting compositions are those in which, in the compound of the formula I and l, R7 and R8 are C1-C4-alkyl, phenyl, phenyl-C1-C6-alkyl, or pyrrolidino together with the N atom to which they are attached , Piperidino or Morpholino mean.
Also preferred are compositions in which in the compound of the formula I R1 and R2 2,6-di (C1-C6-alkyl) phenyl, 2,6-di (C1-C6) alkoxyphenyl, 2,6-bis (trifluoromethyl) phenyl , 2,6-di (halogen) phenyl, 2,4,6-tri (C1-C6-alkyl) phenyl, 2,4,6-tri (C1-C6) alkoxyphenyl, 2,4,6-tris (trifluoromethyl ) phenyl or 2,4,6-tri (halogen) phenyl.
Also preferred are compositions in which R1 and R2 in the compound of the formula I are mesityl.
Further preferred compositions are those in which R1 in the compound of the formula I denotes 1-naphthyl, 2- (C1-C6-alkyl) naphth-1-yl, 1-anthracyl, 9-anthracyl or ferrocenyl.
Also of interest are compositions in which in the compound of the formula I R1 and R2 are o- (C1-C6-alkyl) phenyl, o- (halogen) phenyl, o- (C1-C6-alkoxy) phenyl or o-trifluoromethylphenyl.
Also preferred are compositions in which R1 and R2 are the same in the compound of the formula I and are phenyl, naphthyl or anthracyl which are mono- to pentasubstituted by C1-C4-alkyl and / or halogen, R3 is unsubstituted or halogen or C1-C4- Represents alkyl substituted phenyl, biphenyl, 1-naphthyl, 2-naphthyl, 9-anthracyl, 9-phenanthryl or 1-pyrenyl, R4 means phenyl or C1-C4-alkyl or R2 and R3 form a bridge and a structure of formula II is formed , wherein Y represents a bond, and G for tetramethylammonium, safranin O cation
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EMI18.2
<+> N (CH3) 3 (n-C16H33),
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<+> N (CH3) 3 (CH2OH),
(CH3) 3N <+> (CH2) 6N <+> (CH3) 3, <+> N (C2H5) 3 ([CH2] 3Br),
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(Phenyl) 3P = N <+> = P (phenyl) 3,
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(Phenyl) 3S <+>,
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stands or a compound of formula l min, wherein R1a is naphthylene and E represents trimethylammonium or dimethyl-benzyl-ammonium.
The compounds of formula I can e.g. by reacting triorganylboranes (A) with organometallic reagents, e.g. Alkyl lithium compounds or Grignard reagents are obtained:
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M is e.g. an alkali metal, such as Li or Na, or MgX, where X represents a halogen atom, in particular Br.
Another possibility for the preparation of the compounds of formula I is, for example, the reaction of alkyldihaloboranes or alkyldialkoxy- or alkyldiaryloxyboranes (B) with organometallic compounds such as e.g. Grignard reagents or lithium organyl compounds:
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X stands for halogen, in particular Br, X min means halogen, alkoxy or aryloxy. The meanings of the other radicals are as stated above.
In the event that G in the formula I given above represents a positive radical other than lithium or magnesium, these compounds can e.g. can be obtained by cation exchange reactions.
The reaction conditions when working with organometallic reagents are generally familiar to the person skilled in the art. For example, the reaction is conveniently carried out in an inert organic solvent, for example an ether or aliphatic hydrocarbon, e.g. Diethyl ether, tetrahydrofuran or hexane.
The organometallic reagents for the preparation of the polyborates according to the invention are, for example, the lithium compounds of the corresponding aliphatic and aromatic hydrocarbon radicals. The production of Grignard reagents is familiar to the person skilled in the art and is described in various ways in textbooks and other publications.
The reaction with the organometallic reagent is conveniently carried out in the absence of air in an inert gas atmosphere, e.g. carried out under nitrogen. The reaction is usually carried out with cooling to 0 ° C. or below and then heating to room temperature.
It is advisable to stir the reaction mixture. The isolation and cleaning of the products is also carried out according to methods generally known to the person skilled in the art, e.g. Chromatography, recrystallization, etc.
If the compounds of the formula I according to the invention contain a dye residue as a cation, these compounds are prepared by cation exchange reaction of a corresponding borate salt with a dye. The borate salts suitable for exchange are e.g. the lithium, magnesium, sodium, ammonium or tetraalkylammonium salts.
If the compounds of the formula I contain a transition metal complex as a cation, these compounds are prepared analogously to the method described in US Pat. No. 4,954,414, column 7, section 2.
Production of triorganylboranes (A): The production of some alkyl-diarylboranes is e.g. by A. Pelter et al. in Tetrahedron 1993, 49, 2965. The synthesis of some triarylboranes is by Doty et al. in J. Organomet. Chem. 1972, 38, 229, by Brown et al. in J. Organomet. Chem. 1981, 209, 1, Brown et al. in J. Amer. Chem. Soc. 1957, 79, 2302, and by Wittig et al. in Chem. Ber. 1955, 88, 962.
Production of aryldihaloboranes (B): access to some alkyldihaloboranes (B) is e.g. by Brown et al. in JACS 1977, 99, 7097, and U.S. Patent 3,083,288. Mikailov et al. in Zh. Obshch. Khim. 1959, 29, 3405, and Tuchagues et al. in Bull. Chim. Soc. France, 1967, 11, 4160, describe the preparation of such compounds. The production of phenyldifluoroborane is described by Nahm et al. in J. Organomet. Chem. 1972, 35, 9.
The alkyl dialkoxy and alkyl diaryloxy boranes can e.g. manufactured according to various published regulations; e.g. Brown et al. Organometallics 1983, 2, 1316; Brown et al. Organometallics 1992, 11 3094; Brown et al. J. Org. Chem. 1980, 2, 1316.
The boranes required as starting materials for the compounds according to the invention can be obtained, for example, in accordance with one of the published methods mentioned above.
According to the invention, compounds of the formula la and la min
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wherein R1 min and R2 min independently of one another for at least one o-position for bonding to the boron atom with C1-C20-alkyl, with one or more radicals O, S (O) p or NR5 interrupted C2-C20-alkyl, OR6, R6S (O) p, R6S (O) 2O, R7R8N, R6OC (O), R7R8NC (O), R9C (O), R9R10R11Si, R9R10R11Sn, halogen, R9R10P (O) q, CN,
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or and
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substituted phenyl;
R3 min represents phenyl or another aromatic hydrocarbon, with or without a hetero atom, these radicals being unsubstituted or 1- to 5-fold with C1-C20-alkyl which is unsubstituted or substituted by OR6 or R7R8N, with one or more radicals O, S (O ) p or NR5 interrupted C2-C20-alkyl, OR6, R6S (O) p, R6S (O) 2O, R7R8N, R6OC (O), R7R8NC (O), R9C (O), R9R10R11Si, R9R10R11Sn, halogen, R9R10P ( O) q, CN
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or and
EMI22.6
are substituted;
or the residues R2 min and R3 min form bridges, structures of the formulas II, Ila or IIb
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arise, the aromatic rings in formula II are unsubstituted or with C1-C20-alkyl, with one or more radicals O, S (O) p or NR5 interrupted C2-C20-alkyl, OR6, R6S (O) p, R6S (O) 2O, R7R8N, R6OC (O), R7R8NC (O), R9C (O), R9R10R11Si, halogen, R9R10P (O) q or / and R9R10R11Sn;
R1a min is a divalent aromatic hydrocarbon radical, this radical being unsubstituted or with C1-C6-alkyl, OR6, S (O) pR6, OS (O) 2R6, NR8R7, C (O) OR6, C (O) NR8R7, C (O) R9, SiR9R10R11 or halogen is substituted or R1a is phenyl-C1-C6-alkylene;
R4 is phenyl, C1-C20-alkyl, C2-C20-alkyl interrupted by one or more radicals O, S (O) p or NR5, C3-C12-cycloalkyl, C2-C8-alkenyl, phenyl-C1-C6-alkyl or Naphthyl-C1-C3-alkyl means, where the residues C1-C20-alkyl, C3-C12-cycloalkyl, C2-C8-alkenyl, phenyl-C1-C6-alkyl or naphthyl-C1-C3-alkyl are unsubstituted or with OR6 , R6S (O) p, R6S (O) 2O, R7R8N, R6OC (O), R7R8NC (O), R9C (O), R9R10R11Si, R9R10R11Sn, halogen, R9R10P (O) q, or / and CN;
Y for (CH2) n, CH = CH, C (O), NR5, O, S (O) p or
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stands;
n represents 0, 1 or 2;
m is 2 or 3;
p represents 0, 1 or 2;
q is 0 or 1;
E represents R21R22R23P, R7R7aR8N or R6R6aS;
R5 is hydrogen, C1-C12-alkyl, phenyl-C1-C6-alkyl or phenyl, where the radicals phenyl-C1-C6-alkyl or phenyl are unsubstituted or 1- to 5-fold with C1-C6-alkyl, C1-C12-alkoxy or / and halogen are substituted;
R6 and R6a independently of one another are C1-C12-alkyl, phenyl-C1-C6-alkyl or phenyl, the radicals phenyl-C1-C6-alkyl or phenyl being unsubstituted or 1- to 5-fold with C1-C6-alkyl, C1-C12 Alkoxy or / and halogen are substituted;
R7, R7a and R8 independently of one another are C1-C12-alkyl, C3-C12-cycloalkyl, phenyl-C1-C6-alkyl or phenyl, the radicals phenyl-C1-C6-alkyl or phenyl being unsubstituted or 1- to 5-fold with C1 -C6-alkyl, C1-C12-alkoxy or / and halogen are substituted, or R7 and R8 together with the N atom to which they are attached form a 5- or 6-membered ring which additionally contains O or S - can contain atoms;
R9, R10 and R11 independently of one another are C1-C12-alkyl, C3-C12-cycloalkyl, phenyl-C1-C6-alkyl or phenyl, the radicals phenyl-C1-C6-alkyl or phenyl being unsubstituted or 1- to 5-fold with C1 -C6 alkyl, C1-C12 alkoxy or / and halogen are substituted;
R12, R13, R14 and R15 independently of one another are hydrogen, unsubstituted or C1-C12-alkoxy-substituted C1-C12-alkyl, unsubstituted or one to five times with C1-C6-alkyl, C1-C12-alkoxy or halogen-substituted phenyl-C1 -C6-alkyl or unsubstituted or one to five times with C1-C6-alkyl, C1-C12-alkoxy or halogen-substituted phenyl, or the radicals R12, R13, R14 and R15 together form an aromatic ring on which further aromatic rings can be fused;
R21, R22 and R23 independently of one another C1-C12-alkyl, C2-C12-alkenyl, C3-C12-cycloalkyl, where the residues C1-C12-alkyl, C2-C12-alkenyl, C3-C12-cycloalkyl are unsubstituted or with R6OCO or CN are substituted, or R21, R22 and R23 unsubstituted or mono- to pentasubstituted by C1-C6-alkyl, C1-C12-alkoxy or halogen-substituted phenyl-C1-C6-alkyl or unsubstituted or mono- or pentasubstituted by C1-C6 Alkyl, C1-C12-alkoxy or halogen-substituted phenyl; and
G represents a residue which can form positive ions.
Compounds are preferred in which R3 is 1- or 2-naphthyl, binaphthyl, anthracyl, phenanthryl, pyrenyl, quinolyl, isoquinolyl, biphenyl, o-, m- or p-terphenyl or triphenylphenyl.
The meanings of the residues R1 min, R2 min and R3 min are given exactly like those for R1, R2 and R3.
According to the invention, the compounds of the formula Ia can be used as photoinitiators for the photopolymerization of ethylenically unsaturated compounds or mixtures which contain such compounds.
Compounds of the formula Ia which do not contain any dye residue as a counterion can be used as unimolecular photoinitiators.
According to the invention there are therefore in particular those compounds of the formula Ia in which G for a metal from Group I of the periodic table in the first oxidation stage, in particular Na <+>, K <+> or Li <+>, stands, or G MgZ1 <+> or CaZ1 <+> means in which Z1 represents a halogen or C1-C4-alkoxy, or G represents an ammonium, phosphonium or sulfonium salt.
To increase the reactivity, it can of course also be used in combination with at least one coinitiator or electron acceptor (c).
It can also be used in combination with another photoinitiator and / or other additives.
In addition to components (a) and (b), the composition according to the invention can also contain other photoinitiators (d) and / or other additives, and also at least one coinitiator or electron acceptor (c).
Dyes suitable as electron acceptors which can be added as coinitiators are e.g. in U.S. Patent 5,151,520. For example, triarylmethanes, e.g. Malachite green, indolines, thiazines, e.g. Methylene blue, xanthones, thioxanthones, oxazines, acridines or phenazines, e.g. Saffron.
The transition metal complex compounds or onium ion compounds described above can also be used as coinitiators.
Cationic, neutral or anionic dyes can be used as coinitiators for the compounds according to the invention.
Particularly suitable cationic dyes are malachite green, methylene blue, safranine O, rhodamines of the formula III
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where R and R min are alkyl or aryl, e.g. Rhodamine B, Rhodamine 6G or Violamin R, also Sulforhodamine B or Sulforhodamine G.
Other suitable dyes are fluorones, e.g. by Neckers et al. in J. Polym. Sci., Part A, Poly. Chem, 1995, 33, 1691-1703. Is particularly interesting
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Examples of other suitable dyes are cyanines of the formula IV
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where R = alkyl; n = 0, 1, 2, 3 or 4 and Y1 = CH = CH, N-CH3, C (CH3) 2, O, S or Se. Preferred are cyanines, wherein Y1 in formula IV is C (CH3) 2 or S.
The following dye compounds are also suitable as coinitiators:
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wherein Z is P, S or N and R is an alkyl or aryl radical. Preferred compounds of the above formulas are those in which ZR3 is N (CH3) 3, N (C2H5) 3 or P (C6H5) 3.
Connections such as e.g.
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as e.g. by Yagci et al. in J. Polym. Sci. Part A: Polymer Chem. 1992, 30, 1987, and Polymer 1993, 34 (6), 1130, or as e.g.
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or
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with R min = unsubstituted or substituted benzyl or phenacyl, described in JP-A Hei 770 221. The above-mentioned pyridinium compounds can also be substituted in the aromatic pyridinium ring.
Other suitable dyes can be found, for example, in US Pat. No. 4,902,604. They are azulene dyes. Of particular interest as coinitiators for the compounds according to the invention are the compounds 1-18 given in columns 10 and 11 of this patent in the table.
Other suitable dyes are e.g. Merocyanine dyes as described in U.S. Patent 4,950,581 from column 6, line 20 to column 9, line 57.
Coumarin compounds can also be used as coinitiators for the compounds and compositions according to the invention. Examples of this are given in U.S. Patent 4,950,581 in columns 11, line 20 through column 12, line 42.
Other suitable coinitiators are xanthones or thioxanthones, e.g. in U.S. Patent 4,950,581, column 12, line 44 to column 13, line 15.
Anionic dye compounds, for example, can also be used as coinitiators. For example, Rose Bengal, Eosin or Fluorescein are also suitable as coinitiators. Other suitable dyes, such as from the triarylmethane or azo class, e.g. in U.S. Patent 5,143,818.
Further suitable coinitiators or electron acceptors (c) are benzopteridinediones (described in JP Hei 02 113 002), substituted benzophenones (e.g. Michler's Keton, Quantacure ABQ, Quantacure BPQ and Quantacure BTC from International Biosynthetics), trichloromethyltriazines (described in JP Hei 01 033 548), metal complexes (described in JP Hei 04 261 405), porphyrins (described in JP Hei 06 202 548 and JP Hei 06 195 014), coumarins and ketocoumarins (described in US 4 950 581 and JP Hei 06 175 557), p -Aminophenyl compounds (described in EP-A 475 153), xanthenes (described in JP Hei 06 175 566) or pyrilium, thiopyrilium and selenopyrilium dyes (described in JP Hei 06 175 563).
Other suitable electron acceptor compounds or coinitiators are given below.
Also of interest are compositions in which an easily reducible compound, in particular a halogenated hydrocarbon, is used as a further additive.
Halogenated hydrocarbons are suitable as easily reducible compounds.
Examples of this are particular
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In this context, an easily reducible compound is also understood to mean compounds as described in US Pat. No. 4,950,581, for example also iodonium salts, sulfonium salts, organic peroxides, compounds with carbon-halide bonds (trichloromethyltriazines), heterocyclic sulfur compounds and others Photoinitiators (alpha aminoketones). Other additives include heterocylene, as described in patents and patent applications US 5 168 032, JP 02 244 050, JP 02 054 268, JP 01 017 048 and DE 383 308.
Other additives are e.g. aromatic lmine, described in US 5,079,126 and aromatic diazo compounds, described in US 5,200,292 (eg iminoquinonediazides), thiols described in US 4,937,159, and thiols and N, N-dialkylanilines, described in US 4,874,685 several of the coinitiators or electron acceptors and additives listed can also be used in combination.
The invention also relates to a composition comprising, in addition to components (a) and (b), at least one compound of the formula XI
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wherein Ra, Rb, Rc and Rd independently of one another for C1-C12-alkyl, trimethylsilylmethyl, phenyl, another aromatic hydrocarbon, C1-C6-alkylphenyl, allyl, phenyl-C1-C6-alkyl, C2-C8-alkenyl, C2- C8-alkynyl, C3-C12-cycloalkyl or saturated or unsaturated heterocyclic radicals, where the radicals phenyl, other aromatic hydrocarbon, phenyl-C1-C6-alkyl and saturated or unsaturated heterocyclic radical are unsubstituted or 1- to 5-fold with unsubstituted or with OR6 or R7R8N substituted C1-C20-alkyl, with one or more residues O, S (O) p or NR5 interrupted C2-C20-alkyl, OR6, R6S (O) p, R6S (O) 2O, R7R8N, R6OC (O) , R7R8NC (O), R9C (O), R9R10R11Si, R9R10R11Sn, halogen, R9R10P (O) q or / and CN;
p represents 0, 1 or 2;
q is 0 or 1;
R5 is hydrogen, C1-C12-alkyl, phenyl-C1-C6-alkyl or phenyl, where the radicals phenyl-C1-C6-alkyl or phenyl are unsubstituted or 1- to 5-fold with C1-C6-alkyl, C1-C12-alkoxy or / and halogen are substituted;
R6 is unsubstituted or halogen-substituted C1-C12-alkyl, phenyl-C1-C6-alkyl or phenyl, the radicals phenyl-C1-C6-alkyl or phenyl unsubstituted or 1- to 5-fold with C1-C6-alkyl, C1- C12 alkoxy or / and halogen are substituted;
R7 and R8 independently of one another are C1-C12-alkyl, C3-C12-cycloalkyl, phenyl-C1-C6-alkyl or phenyl which are unsubstituted or substituted by C1-C12-alkoxy, halogen, OH, COOR6 or CN, the radicals being phenyl- C1-C6-alkyl or phenyl unsubstituted or 1- to 5-fold substituted with C1-C6-alkyl, C1-C12-alkoxy or / and halogen, or R7 and R8 together with the N atom to which they are attached, one Form 5- or 6-membered ring, which can additionally contain O or S atoms;
R9, R10 and R11 independently of one another are C1-C12-alkyl, C3-C12-cycloalkyl, phenyl-C1-C6-alkyl or phenyl, the radicals phenyl-C1-C6-alkyl or phenyl being unsubstituted or 1- to 5-fold with C1 -C6 alkyl, C1-C12 alkoxy or / and halogen are substituted;
and
Z represents a radical which can form positive ions, in particular alkali metals, ammonium, tetraalkylammonium, phosphonium or sulfonium compounds.
The meanings for C1-C12-alkyl, aromatic hydrocarbon, C1-C6-alkylphenyl, allyl, phenyl-C1-C6-alkyl, C2-C8-alkenyl, C2-C8-alkynyl, C3-C12-cycloalkyl, saturated or unsaturated heterocyclic The rest, which can form positive ions, alkali metal, tetraalkylammonium, and R5 to R11 are as given above for the formulas I, l min, la or la min.
According to the invention is also a composition containing at least one borate of the formula I, l min, la or la min and at least one dye which changes or loses its color during or after the irradiation, this dye also being a component of the compound of the formula I , l min, la or la min. Examples of such dyes are cyanine or pyrilium dyes.
As already mentioned, the combination of the borate compounds according to the invention with coinitiators, e.g. even those that act as sensitizers (= energy transfer) are possible. Combinations with several different sensitizers, such as e.g. Mixtures of the borate compounds according to the invention with "onium" salts and thioxanthones or coumarins or dyes, very effectively. Preferred "onium" salts in these mixtures are diphenyliodonium hexafluorophosphate, (p-octyloxyphenyl) (phenyl) iodonium hexafluorophosphate or corresponding other anions of these compounds, e.g. the halides; but also sulfonium salts, e.g. Triarylsulfonium salts (Cyracure <TM> UVI 6990, Cyracure Union Carbide's UVI-6974; Degacure <TM> KI 85 from Degussa or SP-150 and SP-170 from Asahi Denka).
For example, a mixture of the borate compounds according to the invention with diphenyliodonium hexafluorophosphate and isopropylthioxanthone, a mixture of the borate compounds according to the invention with (p-octyloxyphenyl) (phenyl) iodonium hexafluorophosphate and isopropylthioxanthone, and a mixture of the borate compounds according to the invention are preferred
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(= Cyracure <TM> UVI-6974) and isopropylthioxanthone.
However, it is also particularly advantageous to add a further photoinitiator of the alpha-aminoketone type to the mixtures mentioned above. For example, mixtures of the borates according to the invention with "onium" salts and thioxanthones or dyes and alpha-aminoketones are very effective. A preferred example is the mixture of the borate compounds according to the invention with diphenyliodonium hexafluorophosphate or (p-octyloxyphenyl) (phenyl) iodonium hexafluorophosphate, isopropythioxanthone and (4-methylthiobenzoyl) methyl-1-morpholino-ethane. Tetramethylammonium-methyl-dimesityl- (1-naphthyl) borate is particularly suitable as a borate compound in these mixtures.
The invention therefore also includes compositions comprising, in addition to components (a) and (b), at least one neutral, anionic or cationic dye or a thioxanthone and an onium compound, and also compositions comprising an additional free radical photoinitiator, in particular an alpha-aminoketone compound.
The unsaturated compounds of component (a) can contain one or more olefinic double bonds. They can be low molecular weight (monomeric) or higher molecular weight (oligomeric). Examples of monomers with a double bond are alkyl or hydroxyalkyl acrylates or methacrylates, e.g. Methyl, ethyl, butyl, 2-ethylhexyl or 2-hydroxyethyl acrylate, isobornyl acrylate, methyl or ethyl methacrylate. Silicone acrylates are also interesting. Further examples are acrylonitrile, acrylamide, methacrylamide, N-substituted (meth) acrylic amides, vinyl esters such as vinyl acetate, vinyl ethers such as isobutyl vinyl ether, styrene, alkyl and halostyrenes, N-vinyl pyrrolidone, vinyl chloride or vinylidene chloride.
Examples of monomers with multiple double bonds are ethylene glycol, propylene glycol, neopentyl glycol, hexamethylene glycol or bisphenol A diacrylate, 4.4 min bis (2-acryloyloxyethoxy) diphenylpropane, trimethylolpropane triacrylate, pentaerythritol triacrylate or vinytetracrylate or vinylacetate Divinylbenzene, divinylsuccinate, diallyl phthalate, triallyl phosphate, triallyl isocyanurate or tris (2-acryloylethyl) isocyanurate.
Examples of higher molecular weight (oligomeric) polyunsaturated compounds are acrylated epoxy resins, acrylated or vinyl ether or epoxy group-containing polyesters, polyurethanes and polyethers. Further examples of unsaturated oligomers are unsaturated polyester resins, which are usually produced from maleic acid, phthalic acid and one or more diols and have molecular weights of approximately 500 to 3000. In addition, vinyl ether monomers and oligomers as well as maleate-terminated oligomers with polyester, polyurethane, polyether, polyvinyl ether and epoxy main chains can also be used. Combinations of vinyl ether group-bearing oligomers and polymers, as described in WO90 / 01 512, are particularly suitable. Copolymers of vinyl ether and maleic acid functionalized monomers are also suitable.
Such unsaturated oligomers can also be referred to as prepolymers.
For example, Esters of ethylenically unsaturated carboxylic acids and polyols or polyepoxides, and polymers with ethylenically unsaturated groups in the chain or in side groups, e.g. unsaturated polyesters, polyamides and polyurethanes and copolymers thereof, alkyd resins, polybutadiene and butadiene copolymers, polyisoprene and isoprene copolymers, polymers and copolymers with (meth) acrylic groups in side chains, and also mixtures of one or more such polymers.
Examples of unsaturated carboxylic acids are acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, itaconic acid, cinnamic acid, unsaturated fatty acids such as linolenic acid or oleic acid. Acrylic and methacrylic acid are preferred.
Aromatic and particularly aliphatic and cycloaliphatic polyols are suitable as polyols. Examples of aromatic polyols are hydroquinone, 4,4'-dihydroxydiphenyl, 2,2-di (4-hydroxyphenyl) propane, and novolaks and resols. Examples of polyepoxides are those based on the polyols mentioned, especially the aromatic polyols and epichlorohydrin. Polymers and copolymers which contain hydroxyl groups in the polymer chain or in side groups, such as e.g. Polyvinyl alcohol and copolymers thereof or polymethacrylic acid hydroxyalkyl esters or copolymers thereof, are suitable as polyols. Other suitable polyols are oligoesters with hydroxyl end groups.
Examples of aliphatic and cycloaliphatic polyols are alkylene diols with preferably 2 to 12 carbon atoms, such as ethylene glycol, 1,2- or 1,3-propanediol, 1,2-, 1,3- or 1,4-butanediol, pentanediol, hexanediol , Octanediol, dodecanediol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycols with molecular weights of preferably 200 to 1500, 1,3-cyclopentanediol, 1,2-, 1,3- or 1,4-cyclohexanediol, 1,4-dihydroxymethylcyclohexane, glycerol, tris (beta-hydroxyethyl) amine, trimethylolethane, trimethylolpropane, pentaerythritol, dipentaerythritol and sorbitol.
The polyols can be partially or completely esterified with one or different unsaturated carboxylic acids, the free hydroxyl groups in partial esters being modified, e.g. can be etherified or esterified with other carboxylic acids.
Examples of esters are:
Trimethylolpropane triacrylate, trimethylolethane triacrylate, trimethylolpropane trimethacrylate, trimethylolethane trimethacrylate, tetramethylene glycol dimethacrylate, triethylene glycol dimethacrylate, tetraethylene glycol diacrylate, pentaerythritol diacrylate, pentaerythritol triacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, dipentaerythritol diacrylate, dipentaerythritol triacrylate, dipentaerythritol tetraacrylate, dipentaerythritol pentaacrylate, dipentaerythritol hexaacrylate, Tripentaerythritoctaacrylat, pentaerythritol dimethacrylate, pentaerythritol trimethacrylate, dipentaerythritol dimethacrylate, Dipentaerythrittetramethacrylat, Tripentaerythritoctamethacrylat, pentaerythritol, Dipentaerythrittrisitaconat, dipentaerythritol, dipentaerythritol hexaitaconate, Ethylene glycol diacrylate, 1,3-butanediol diacrylate, 1,3-butanediol dimethacrylate, 1,4-butanediol diitaconate, sorbitol triacrylate, sorbitol tetraacrylate,
Pentaerythritol-modified triacrylate, sorbitol tetramethacrylate, sorbitol pentaacrylate, sorbitol hexaacrylate, oligoester acrylates and methacrylates, glycerol di- and triacrylate, 1,4-cyclohexane diacrylate, bisacrylates and bismethacrylates of polyethylene glycol with a molecular weight of 200 to 1500, or a molecular weight of 200 to 1500 thereof.
Also suitable as component (a) are the amides of identical or different unsaturated carboxylic acids of aromatic, cycloaliphatic and aliphatic polyamines with preferably 2 to 6, particularly 2 to 4, amino groups. Examples of such polyamines are ethylenediamine, 1,2- or 1,3-propylenediamine, 1,2-, 1,3- or 1,4-butylenediamine, 1,5-pentylenediamine, 1,6-hexylenediamine, octylenediamine, dodecylenediamine, 1,4-diaminocyclohexane, isophoronediamine, phenylenediamine, bisphenylenediamine, di-beta-aminoethyl ether, diethylene triamine, triethylene tetramine, di (beta-aminoethoxy) - or di (beta-aminopropoxy) ethane. Other suitable polyamines are polymers and copolymers with optionally additional amino groups in the side chain and oligoamides with amino end groups.
Examples of such unsaturated amides are: methylene-bis-acrylamide, 1,6-hexamethylenebis-acrylamide, diethylenetriamine-tris-methacrylamide, bis (methacrylamidopropoxy) ethane, beta-methacrylamidoethyl methacrylate, N [(beta-hydroxyethoxy) ethyl] acrylamide.
Suitable unsaturated polyesters and polyamides are derived e.g. on maleic acid and diols or diamines. Maleic acid can be partially replaced by other dicarboxylic acids. They can be used together with ethylenically unsaturated comonomers, e.g. Styrene. The polyesters and polyamides can also be derived from dicarboxylic acids and ethylenically unsaturated diols or diamines, especially from long-chain ones with e.g. 6 to 20 carbon atoms. Examples of polyurethanes are those which are composed of saturated or unsaturated diisocyanates and unsaturated or saturated diols.
Polybutadiene and polyisoprene and copolymers thereof are known. Suitable comonomers are e.g. Olefins such as ethylene, propene, butene, hexene, (meth) acrylates, acrylonitrile, styrene or vinyl chloride. Polymers with (meth) acrylate groups in the side chain are also known. For example, are reaction products of novolak-based epoxy resins with (meth) -acrylic acid, homo- or copolymers of vinyl alcohol or their hydroxyalkyl derivatives which are esterified with (meth) -acrylic acid, or homo- and copolymers of (meth) -acrylates with Hydroxyalkyl (meth) acrylates are esterified.
The photopolymerizable compounds can be used alone or in any mixtures. Mixtures of polyol (meth) acrylates are preferably used.
Binders can also be added to the compositions according to the invention, which is particularly expedient if the photopolymerizable compounds are liquid or viscous substances. The amount of binder can e.g. 5-95, preferably 10-90 and particularly 40-90 wt .-%, based on the total solids. The choice of binder depends on the field of application and the properties required for this, such as developability in aqueous and organic solvent systems, adhesion to substrates and sensitivity to oxygen.
Suitable binders are e.g. Polymers with a molecular weight of about 5000-2,000,000, preferably 10,000-1,000,000. Examples are: homo- and copolymers acrylates and methacrylates, e.g. Copolymers of methyl methacrylate / ethyl acrylate / methacrylic acid, poly (methacrylic acid alkyl ester), poly (acrylic acid alkyl ester); Cellulose esters and ethers such as cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, methyl cellulose, ethyl cellulose; Polyvinyl butyral, polyvinyl formal, cyclized rubber, polyethers such as polyethylene oxide, polypropylene oxide, polytetrahydrofuran;
Polystyrene, polycarbonate, polyurethane, chlorinated polyolefins, polyvinyl chloride, copolymers of vinyl chloride / vinylidene chloride, copolymers of vinylidene chloride with acrylonitrile, methyl methacrylate and vinyl acetate, polyvinyl acetate, copoly (ethylene / vinyl acetate), polymers such as polycaprolactam and poly (hexamethylene adipamide), polyesters such as poly (ethylene glycol) ) and poly (hexamethylene glycol succinate).
The unsaturated compounds can also be used in a mixture with non-photopolymerizable film-forming components. These can e.g. physically drying polymers or their solutions in organic solvents, e.g. Nitrocellulose or cellulose acetobutyrate. However, these can also be chemically or thermally curable resins, such as Polyisocyanates, polyepoxides or melamine resins. The use of thermally curable resins is important for use in so-called hybrid systems, which are photopolymerized in a first stage and crosslinked by thermal aftertreatment in a second stage.
Compositions are also according to the invention in which, in addition to components (a) and (b), at least one coinitiator or electron acceptor (c), such as e.g. a neutral, cationic or anionic dye or a UV absorber is included.
Suitable dyes (c) are described above. Also suitable are e.g. Benzoxanthene, benzothioxanthene, pyronine or porphyrin dyes.
Compositions with cyanine derivatives as the dye are particularly preferred. Particularly preferred are cyanines of the formula IV, in which n = 1-4, Y1 = C (CH3) 2 or S and R = C1-C10-alkyl.
UV absorbers suitable as coinitiators or electron acceptors (c) are e.g. Thioxanthone derivatives, coumarins, benzophenone, benzophenone derivatives or hexaarylbisimidazole derivatives.
Suitable hexaarylbisimidazole derivatives are e.g. in U.S. Patents 3,784,557, 4,252,887, 4,311,783, 4,459,349, 4,410,621 and 4,622,286. Of particular interest are 2-o-chlorophenyl-substituted derivatives such as e.g. 2.2 min -bis (o-chlorophenyl) -4.4 min, 5.5 min -tetraphenyl-1.1 min -bisimidazole. Other suitable UV absorbers in this context are e.g. polycyclic aromatic hydrocarbons, e.g. Anthracene or pyrene, as well as the triazines described in EP-A-137 452, DE-A-2 718 254 and DE-A-2 243 621. Further suitable triazines can be found in US Pat. No. 4,950,581 column 14, line 60 to column 18, line 44. Trihalomethyltriazines, e.g. 2,4-bis (trichloromethyl) -6- (4-styrenephenyl) -s-triazine.
In addition to the photoinitiator, the photopolymerizable mixtures can contain various additives. Examples of this are thermal inhibitors which are intended to prevent premature polymerization, e.g. Hydroquinone, hydroquinone derivatives, p-methoxyphenol, beta-naphthol or sterically hindered phenols such as e.g. 2,6-di (tert-butyl) -p-cresol. To increase dark storage stability, e.g. Copper compounds such as copper naphthenate, stearate or octate, phosphorus compounds such as e.g. Triphenylphosphine, tributylphosphine, triethylphosphite, triphenylphosphite or tribenzylphosphite, quaternary ammonium compounds such as e.g. Tetramethylammonium chloride or trimethylbenzylammonium chloride, or hydroxylamine derivatives such as e.g. N-diethyl-hydroxylamine can be used.
In order to exclude atmospheric oxygen during the polymerization, paraffin or similar wax-like substances can be added, which migrate to the surface at the beginning of the polymerization due to the lack of solubility in the polymer and form a transparent surface layer which prevents the entry of air. An oxygen-impermeable layer can also be applied. Small amounts of UV absorbers such as e.g. those of the hydroxyphenyl-benzotriazole, hydroxyphenyl-benzophenone, oxalic acid amide or hydroxyphenyl-s-triazine type, who added. Individual or mixtures of these compounds with or without the use of sterically hindered amines (HALS) can be used.
Examples of such UV absorbers and light stabilizers are
1. 2- (2 min -hydroxyphenyl) benzotriazoles, e.g. 2- (2 min -hydroxy-5 min -methylphenyl) -benzotriazole, 2- (3 min, 5 min -di-tert-butyl-2 min -hydroxyphenyl) -benzotriazole, 2- (5 min -tert-butyl-2 min -hydroxyphenyl) -benzotriazole, 2- (2 min -hydroxy-5 min - (1,1,3,3-tetramethylbutyl) phenyl) -benzotriazole, 2- (3 min, 5 min -Di-tert-butyl-2 min -hydroxyphenyl) -5-chloro-benzotriazole, 2- (3 min-tert-butyl-2 min -hydroxy-5 min -methylphenyl) -5-chlorobenzotriazole, 2- (3 min -sec-butyl-5 min -tert -butyl-2 min -hydroxyphenyl) -benzotrizole, 2- (2 min -hydroxy-4 min -octoxyphenyl) -benzotriazole, 2- (3 min, 5 min -Di-tert-amyl-2 min -hydroxyphenyl) -benzotriazole, 2- (3 min, 5 min-bis-alpha, alpha -dimethylbenzyl) -2 min -hydroxyphenyl) -benzotriazole, mixture of 2- (3 min-tert-butyl-2 min -hydroxy-5 min - (2-octyloxycarbonylethyl ) phenyl) -5-chloro-benzotriazole, 2- (3 min-tert-butyl-5 min - [2- (2-ethylhexyloxy)
-carbonylethyl] -2 min -hydroxyphenyl) -5-chloro-benzotriazole, 2- (3 min-tert-butyl-2 min -hydroxy-5 min - (2-methoxycarbonylethyl) phenyl) -5-chloro-benzotriazole, 2- (3 min-tert-butyl-2 min -hydroxy-5 min - (2-methoxycarbonylethyl) phenyl) -benzotriazole, 2- (3 min-tert-butyl-2 min -hydroxy-5 min - (2-octyloxycarbonylethyl) phenyl ) -benzotriazole, 2- (3 min -tert-butyl-5 min - [2- (2-ethylhexyloxy) carbonylethyl] -2 min -hydroxyphenyl) -benzotriazole, 2- (3 min -dodecyl-2 min -hydroxy-5 min -methylphenyl) benzotriazole, and 2- (3 min-tert-butyl-2 min -hydroxy-5 min - (2-isooctyloxycarbonylethyl) phenyl-benzotriazole, 2.2 min -methylene-bis [4- (1.1 , 3,3-tetramethylbutyl) -6-benzotriazol-2-yl-phenol];
Transesterification product of 2- [3 min-tert-butyl-5 min - (2-methoxycarbonylethyl) -2 min-hydroxy-phenyl] -benzotriazole with polyethylene glycol 300; [R-CH2CH2-COO (CH2) 3] 2- with R = 3 min-tert-butyl-4 min -hydroxy-5 min -2H-benzotriazol-2-yl-phenyl.
2. 2-hydroxybenzophenones, e.g. the 4-hydroxy, 4-methoxy, 4-octoxy, 4-decyloxy, 4-dodecyloxy, 4-benzyloxy, 4.2 min, 4 min tri-hydroxy, 2 min hydroxy-4,4 min -dimethoxy derivative.
3. Esters of optionally substituted benzoic acids, e.g. 4-tert-butylphenyl salicylate, phenyl salicylate, octylphenyl salicylate, dibenzoylresorcinol, bis- (4-tert-butylbenzoyl) resorcinol, benzoylresorcinol, 3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzoic acid-2,4-di- tert-butylphenyl ester, 3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzoic acid hexadecyl ester, 3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzoic acid octadecyl ester, 3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzoic acid 2- methyl 4,6-di-tert-butylphenyl ester.
4. Acrylates, e.g. alpha-cyano-beta, beta -diphenylacrylic acid ethyl ester or isooctyl ester, alpha-carbomethoxy-cinnamic acid methyl ester, alpha-cyano-beta-methyl-p-methoxy-cinnamic acid methyl ester or -butyl ester, alpha-carbomethoxy-p-methoxy-cinnamic acid- methyl ester, N- (beta-carbomethoxy-beta-cyanovinyl) -2-methyl-indoline.
5. Sterically hindered amines, e.g. Bis (2,2,6,6-tetramethylpiperidyl) sebacate, bis (2,2,6,6-tetramethylpiperidyl) succinate, bis (1,2,2,6,6-pentamethylpiperidyl) sebacate, n-butyl-3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl-malonic acid bis (1,2,2,6,6-pentamethylpiperidyl) ester, condensation product of 1-hydroxyethyl-2,2, 6,6-tetramethyl-4-hydroxypiperidine and succinic acid, condensation product of N, N min-bis (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) hexamethylene diamine and 4-tert-octylamino-2,6-dichloro -1,3,5-s-triazine, tris (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) nitrilotriacetate, tetrakis (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) -1 , 2,3,4-butanetetraoate, 1.1 min - (1,2-ethanediyl) -bis- (3,3,5,5-tetramethyl-piperazinone), 4-benzoyl-2,2,6,6- tetramethylpiperidine, 4-stearyloxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine, bis- (1,2,2,6,6-pentamethylpiperidyl) -2-n-butyl-2- (2-hydroxy-3,5-di tert-butylbenzyl) malonate, 3-n-octyl-7,7,9,
9-tetramethyl-1,3,8-triazaspiro [4.5] decane-2,4-dione, bis (1-octyloxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidyl) sebacate, bis (1-octyloxy-2 , 2,6,6-tetramethylpiperidyl) succinate, condensation product of N, N min-bis (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) hexamethylene diamine and 4-morpholino-2,6-dichloro-1 , 3,5-triazine, condensation product of 2-chloro-4,6-di- (4-n-butylamino-2,2,6,6-tetramethylpiperidyl) -1,3,5-triazine and 1,2-bis - (3-aminopropylamino) ethane, condensation product of 2-chloro-4,6-di- (4-n-butylamino-1,2,2,6,6-pentamethylpiperidyl) -1,3,5-triazine and 1, 2-bis (3-aminopropylamino) ethane, 8-acetyl-3-dodecyl-7,7,9,9-tetramethyl-1,3,8-triazaspiro [4.5] decane-2,4-dione, 3- Dodecyl-1- (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) pyrrolidine-2,5-dione, 3-dodecyl-1- (1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl) -pyrrolidine-2,5-dione.
6. oxalic acid diamides such as e.g. 4.4 min -di-octyloxy-oxanilide, 2.2 min -diethoxy-oxanilide, 2.2 min -di-octyloxy-5.5 min -di-tert-butyl-oxanilide, 2.2 min -di-dodecyloxy -5.5 min -di-tert-butyl-oxanilide, 2-ethoxy-2 min -ethyloxanilide, N, N min-bis (3-dimethylaminopropyl) -oxalamide, 2-ethoxy-5-tert-butyl-2 min -ethyloxanilide and its mixture with 2-ethoxy-2 min -ethyl-5.4 min -di-tert-butyl-oxanilide, mixtures of o- and p-methoxy- and of o- and p-ethoxy-di-substituted oxanilides .
7. 2- (2-hydroxyphenyl) -1,3,5-triazines, e.g. 2,4,6-tris (2-hydroxy-4-octyloxyphenyl) -1,3,5-triazine, 2- (2-hydroxy-4-octyloxyphenyl) -4,6-bis- (2,4-dimethylphenyl) -1,3,5-triazine, 2- (2,4-dihydroxyphenyl) -4,6-bis (2,4-dimethylphenyl) -1,3,5-triazine, 2,4-bis (2-hydroxy- 4-propyloxyphenyl) -6- (2,4-dimethylphenyl) -1,3,5-triazine, 2- (2-hydroxy-4-octyloxyphenyl) -4,6-bis (4-methylphenyl) -1,3, 5-triazine, 2- (2-hydroxy-4-dodecyloxyphenyl) -4,6-bis (2,4-dimethylphenyl) 1,3,5-triazine, 2- [2-hydroxy-4- (2-hydroxy- 3-butyloxypropyloxy) phenyl] -4,6-bis (2,4-dimethylphenyl) -1,3,5-triazine, 2- [2-hydroxy-4- (2-hydroxy-3-octyloxypropyloxy) phenyl] -4,6-bis (2,4-dimethylphenyl) -1,3,5-triazine, 2- [4-dodecyl / tridecyl-oxy- (2-hydroxypropyl) oxy-2-hydroxyphenyl] -4.6 -bis (2,4-dimethylphenyl) -1,3,5-triazine.
8. Phosphites and phosphonites, e.g. Triphenyl phosphite, diphenylalkyl phosphite, phenyl dialkyl phosphite, tris (nonylphenyl) phosphite, trilauryl phosphite, trioctadecyl phosphite, distearyl pentaerythritol diphosphite, tris (2,4-di-tert-butylphenyl) phosphite, diisodhritol (diisithritol) bisphite tert-butylphenyl) pentaerythritol diphosphite, bis (2,6-di-tert-butyl-4-methylphenyl) pentaerythritol diphosphite, bis-isodecyloxy-pentaerythritol diphosphite, bis (2,4-di-tert-butyl-6-methylphenyl) ) -pentaerythritol diphosphite, bis- (2,4,6-tri-tert-butylphenyl) -pentaerythritol diphosphite, tristearyl-sorbitol triphosphite, tetrakis (2,4-di-tert-butylphenyl) -4.4 min -biphenylene-diphosphonite , 6-isooctyloxy-2,4,8,10-tetra-tert-butyl-12H-dibenz [d, g] -1,3,2-dioxaphosphocin, 6-fluoro-2,4,8,10-tetra- tert-butyl-12-methyl-dibenz [d, g] -1,3,2-dioxaphosphocin, bis (2,4-di-tert-butyl-6-methylphenyl) methylphosphite, bis- (2,
4-di-tert-butyl-6-methylphenyl) ethyl phosphite.
Amines can be added to accelerate the photopolymerization, e.g. Triethanolamine, N-methyl-diethanolamine, ethyl p-dimethylaminobenzoate or Michler's ketone. The effect of the amines can be enhanced by adding aromatic ketones of the benzophenone type. Amines which can be used as oxygen scavengers are, for example, substituted N, N-dialkylanilines, as described in EP-A-339 841. Further accelerators, coinitiators and autoxidizers are thiols, thioethers, disulfides or phosphines, phosphonium salts or phosphine oxides as described in EP-A-438 123, GB 2 180 358 and JP Hei 06 268 309.
The photopolymerization can also be accelerated by adding further photosensitizers which shift or broaden the spectral sensitivity. These are especially aromatic carbonyl compounds such as Benzophenone, thioxanthone, anthraquinone and 3-acylcoumarin derivatives as well as 3- (aroylmethylene) thiazolines, but also eosin, rhodamine and erythrosine dyes.
The curing process can be supported, in particular, by compositions pigmented (e.g. with titanium dioxide), also by adding a component which forms free radicals under thermal conditions, e.g. an azo compound such as 2.2 min azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), a triazene, diazosulfide, pentazadiene or a peroxy compound such as hydroperoxide or peroxycarbonate, e.g. t-butyl hydroperoxide, e.g. described in EP-A 245 639.
Other common additives are - depending on the intended use - optical brighteners, fillers, pigments, dyes, wetting agents or leveling agents.
For the hardening of thick and pigmented coatings, the addition of micro glass balls or powdered glass fibers, e.g. in US-A-5 013 768.
The invention also relates to compositions comprising, as component (a), at least one ethylenically unsaturated photopolymerizable compound dissolved or emulsified in water.
Such radiation-curable aqueous prepolymer dispersions are commercially available in many variations. This is understood to mean a dispersion of water and at least one prepolymer dispersed therein. The concentration of water in these systems is e.g. at 5 to 80, in particular 30 to 60 wt .-%. The radiation-curable prepolymer or prepolymer mixture is contained, for example, in concentrations of 95 to 20, in particular 70 to 40,% by weight. In these compositions, the sum of the percentages given for water and prepolymers is 100 in each case, and the auxiliaries and additives are added in different amounts, depending on the intended use.
The radiation-curable, water-dispersed, and often also dissolved, film-forming prepolymers are mono-or polyfunctional ethylenically unsaturated prepolymers which are known per se and which can be initiated by free radicals for aqueous prepolymer dispersions and contain, for example, a content of 0.01 to 1.0 mol per 100 g prepolymer of polymerizable double bonds, and an average molecular weight of, for example have at least 400, in particular from 500 to 10,000. Depending on the application, prepolymers with higher molecular weights can also be used.
For example, polymerizable CC double bonds containing polyesters with an acid number of at most 10, polymerizable CC double bonds containing polyethers, hydroxyl group-containing reaction products of a polyepoxide containing at least two epoxy groups per molecule with at least one alpha, beta-ethylenically unsaturated carboxylic acid, polyurethane (meth) Acrylates and alpha, beta-ethylenically unsaturated acrylic copolymers containing acrylic copolymers are used, as are described in EP-A-12 339. Mixtures of these prepolymers can also be used.
Also suitable are the polymerizable prepolymers described in EP-A-33 896, which are thioether adducts of polymerizable prepolymers with an average molecular weight of at least 600, a carboxyl group content of 0.2 to 15% and a content of 0.01 up to 0.8 mol of polymerizable CC double bonds per 100 g of prepolymer. Other suitable aqueous dispersions based on special (meth) acrylic acid alkyl ester polymers are described in EP-A-41 125; suitable water-dispersible, radiation-curable prepolymers made from urethane acrylates can be found in DE-A-2 936 039.
As further additives, these radiation-curable aqueous prepolymer dispersions can include dispersing aids, emulsifiers, antioxidants, light stabilizers, dyes, pigments, fillers, e.g. Talc, gypsum, silica, rutile, carbon black, zinc oxide, iron oxides, reaction accelerators, leveling agents, lubricants, wetting agents, thickeners, matting agents, defoamers and other auxiliaries customary in coating technology. Water-soluble high-molecular organic compounds with polar groups, such as e.g. Polyvinyl alcohols, polyvinyl pyrrolidone or cellulose ether in question. Non-ionic, optionally also ionic emulsifiers can be used as emulsifiers.
In certain cases it may be advantageous to use mixtures of two or more of the photoinitiators according to the invention. Of course, mixtures with known photoinitiators can also be used, e.g. Mixtures with benzophenone, acetophenone derivatives, such as, for example, alpha-hydroxycycloalkylphenyl ketones, dialkoxyacetophenones, alpha-hydroxy or alpha-aminoacetophenones, 4-aroyl-1,3-dioxolanes, benzoinalkyl ethers and benzil ketals, monoacylphosphinophene phenin, antioxidants, antioxidants, antioxidants, xenoxylacidophosphinoxinophene, or titanocenes.
Examples of particularly suitable additional photoinitiators are: 1- (4-dodecylbenzoyl) -1-hydroxy-1-methylethane, 1- (4-isopropylbenzoyl) -1-hydroxy-1-methylethane, 1-benzoyl-1- hydroxy-1-methylethane, 1- [4 (2-hydroxyethoxy) benzoyl] -1-hydroxy-1-methylethane, 1- [4 (acryloyloxyethoxy) benzoyl] -1-hydroxy-1-methylethane , Diphenyl ketone, phenyl-1-hydroxycyclohexyl ketone, (4-morpholinobenzoyl) -1-benzyl-1-dimethylamino-propane, 1- (3,4-dimethoxyphenyl) -2-benzyl-2-dimethylamino-butanone-1, (4- Methylthiobenzoyl) -1-methyl-1-morpholino-ethane, benzil dimethyl ketal, bis (cyclopentadienyl) bis (2,6-difluoro-3-pyrrylphenyl) titanium, cyclopentadienyl-arene-iron (II) complex salts, e.g.
(eta <6> -isopropylbenzene) (eta <5> -cyclopentadien-yl) -iron-II-hexafluorophosphate, trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide, bis (2,6-dimethoxy-benzoyl) - (2,4,4-trimethylpentyl) phosphine oxide, bis (2,4,6- trimethylbenzoyl) -2,4-dipentoxyphenylphosphine oxide or bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) phenylphosphine oxide. Further suitable additional photoinitiators can be found in US Pat. No. 4,950,581 column 20, line 35 to column 21, line 35.
Triazine compounds, such as e.g. the triazines described in EP-A-137 452, DE-A-2 718 254 and DE-A-2 243 621. Further suitable triazines can be found in US Pat. No. 4,950,581, column 14, line 60 to column 18, line 44. Trihalomethyltriazines, e.g. 2,4-bis (trichloromethyl) -6- (4-styryl-phenyl) -s-triazine.
If the photoinitiators according to the invention are used in hybrid systems, in addition to the radical hardeners according to the invention, cationic photoinitiators such as e.g. Peroxide compounds, e.g. Benzoyl peroxide (other suitable peroxides are described in US Pat. No. 4,950,581, column 19, lines 17-25), aromatic sulfonium or iodonium salts, such as, for example, US Pat. No. 4,950,581 column 18, line 60 to column 19, Line 10, or cyclopentadienyl-arene-iron (II) complex salts, for example (eta <6> -isopropylbenzene) (eta <5> -cyclopentadien-yl) -iron-II-hexafluorophosphate, used.
The invention therefore also relates, as already mentioned above, to compositions which, in addition to the photon initiator (b), also comprise at least one further photoinitiator (d) and / or other additives.
The photopolymerizable compositions advantageously contain the photoinitiator (b) or the components (b) + (d) in an amount of 0.05 to 15% by weight, preferably 0.1 to 5% by weight, based on the composition .
(The quantity refers to the total amount of photoinitiator in the composition)
Particularly preferred are compositions containing as photoinitiator (d) a titanocene, a ferrocene, a benzophenone, a benzoin alkyl ether, a benzil ketal, a 4-aroyl-1,3-dioxolane, a dialkoxyacetophenone, an alpha-hydroxy or alpha-aminoacetophenone alpha-Hydroxycycloalkyl-phenyl ketone, a xanthone, a thioxanthone, an anthraquinone or a mono- or bisacylphosphine oxide or mixtures thereof as an additional photoinitiator.
The photopolymerizable compositions can be used for various purposes, for example as a printing ink, as a clear lacquer, as a white lacquer, e.g. for wood or metal, as paint, etc. for paper, wood, metal or plastic, as daylight-curable coating for building and street marking, for photographic reproduction processes, for holographic recording materials, for image recording processes or for the production of printing plates that can be developed with organic solvents or aqueous-alkaline, for the production of masks for screen printing, as dental filling compounds, as adhesives, as pressure-sensitive adhesives, as laminating resins, as etching or permanent resists and as solder masks for electronic circuits, for the production of three-dimensional objects by mass hardening (UV hardening in transparent forms)
or by the stereolithography method, e.g. in U.S. Patent No. 4,575,330, for the manufacture of composite materials (e.g. styrenic polyesters, which may or may not contain glass fibers and other auxiliaries) and other thick-film compositions, for coating or sealing electronic parts or as coatings for optical fibers.
The compounds according to the invention can furthermore be used as initiators for emulsion polymerizations, as initiators of a polymerization for fixing order states of liquid-crystalline mono- and oligomers, as initiators for fixing dyes on organic materials.
Mixtures of a prepolymer with polyunsaturated monomers, which also contain a monounsaturated monomer, are often used in paints. The prepolymer is primarily decisive for the properties of the lacquer film; through its variation, the person skilled in the art can influence the properties of the hardened film. The polyunsaturated monomer acts as a crosslinker, which makes the paint film insoluble. The monounsaturated monomer acts as a reactive diluent that lowers viscosity without the need to use a solvent.
Unsaturated polyester resins are mostly used in two-component systems together with a monounsaturated monomer, preferably with styrene. Specific one-component systems are often used for photoresists, e.g. Polymaleimides, polychalkones or polyimides, as described in DE-OS 2 308 830.
The compounds according to the invention and mixtures thereof can furthermore be used as radical photoinitiators or photoinitiating systems for radiation-curable powder coatings. The powder coatings can be based on solid resins and monomers containing reactive double bonds, e.g. Maleates, vinyl ethers, acrylates, acrylamides and mixtures thereof. A free-radically UV-curable powder coating can be prepared by mixing unsaturated polyester resins with solid acrylamides (for example methyl acrylamidoglycolate methyl ester) and a radical photoinitiator according to the invention, as described, for example, in the lecture "Radiation Curing of Powder Coating", Conference Proceedings, Radtech Europe 1993 by M. Wittig and Th. Gohmann described, can be formulated. The powder coatings can also contain binders, such as those e.g. in DE-A-4 228 514 and EP-A-636 669.
Radically UV-curable powder coatings can also be formulated by mixing unsaturated polyester resins with solid acrylates, methacrylates or vinyl ethers and a photoinitiator (or photoinitiator mixture) according to the invention. The powder coatings can also contain binders, such as those e.g. in DE-A-4 228 514 and EP-A-636 669. The UV-curable powder coatings can also contain white or colored pigments. For example, preferably rutile titanium dioxide can be used up to concentrations of 50% by weight in order to obtain a hardened powder coating with good covering properties. The method usually involves electrostatically or tribostatically spraying the powder onto the substrate, e.g.
Metal or wood, melting the powder by heating and, after a smooth film has formed, radiation curing the coating with ultraviolet and / or visible light, e.g. with medium pressure mercury lamps, metal halide lamps or xenon lamps. A particular advantage of the radiation-curable powder coatings in comparison to the corresponding thermally curable ones is that the flow time after the powder particles have melted can optionally be delayed to ensure the formation of a smooth, high-gloss coating. In contrast to thermally curable systems, radiation-curable powder coatings can be formulated in such a way that they melt at lower temperatures without the undesirable effect of shortening the service life. For this reason, they are also suitable as coatings for heat-sensitive substrates, e.g.
Wood or plastics.
In addition to the photoinitiators according to the invention, the powder coating formulations can also contain UV absorbers. Corresponding examples are given above under items 1-8. listed.
The photocurable compositions according to the invention are suitable e.g. as coating materials for all types of substrates, e.g. Wood, textiles, paper, ceramics, glass, plastics such as polyester, polyethylene terephthalate, polyolefins or cellulose acetate, in particular in the form of films, and metals such as Al, Cu, Ni, Fe, Zn, Mg or Co and GaAs, Si or SiO2 to which a protective layer or an image is to be applied by image-wise exposure.
The substrates can be coated by applying a liquid composition, a solution or suspension to the substrate. The choice of solvent and the concentration depend mainly on the type of composition and the coating process. The solvent should be inert, i.e. there should be no chemical reaction with the components and it should be possible to remove them again after drying after coating. Suitable solvents are e.g. Ketones, ethers and esters such as methyl ethyl ketone, isobutyl methyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone, N-methylpyrrolidone, dioxane, tetrahydrofuran, 2-methoxyethanol, 2-ethoxyethanol, 1-methoxy-2-propanol, 1,2-dimethoxyethane, ethyl acetate, acetic acid n-acetate -butyl ester and 3-ethoxy-propionic acid ethyl ester.
The solution is applied uniformly to a substrate, e.g. by spinning, dipping, knife coating, curtain casting, brushing, spraying, especially by electrostatic spraying and reverse roll coating, and by electrophoretic deposition. It is also possible to place the light-sensitive layer on a temporary, flexible support and then to transfer the final substrate, e.g. a copper-clad printed circuit board.
The application quantity (layer thickness) and type of substrate (layer carrier) depend on the desired application area. The layer thickness range generally comprises values from approx. 0.1 μm to more than 100 μm.
The radiation-sensitive compositions according to the invention are used as negative resists which have a very high sensitivity to light and can be developed without swelling in an aqueous alkaline medium. They are suitable as photoresists for electronics (galvanoresist, etching resist, solder resist), the production of printing plates such as offset printing plates or screen printing forms, the use in molded part etching or the use as micro-resist in the production of integrated circuits. The possible layer supports and the processing conditions of the coated substrates are correspondingly different.
The compounds according to the invention are also used for the production of single- or multi-layer materials for image recording or image multiplication (copies, reprography), which can be single or multi-colored. Furthermore, these materials can also be used in color inspection systems. This technology can also use formulations containing microcapsules, and a thermal step can be added after the exposure step to form the image. Such systems and technologies are e.g. in US 5,376,459.
* For photographic information records e.g. Foils made of polyester, cellulose acetate or paper coated with plastic; Specially treated aluminum for offset printing forms, copper-clad laminates for the production of printed circuits and silicon wafers for the production of integrated circuits. The layer thicknesses for photographic materials and offset printing forms are generally approximately 0.5 .mu.m to 10 .mu.m, for printed circuits 1 .mu.m to approximately 100 .mu.m.
After the substrates have been coated, the solvent is generally removed by drying and a layer of the photoresist on the support results.
The term “image-wise” exposure includes both exposure through a photomask that contains a predetermined pattern, for example a slide, exposure through a laser beam that is moved, for example, computer-controlled, over the surface of the coated substrate and in this way forms an image, and irradiation with computer-controlled electron beams.
After the imagewise exposure of the material and before development, it can be advantageous to carry out a thermal treatment for a shorter time. Only the exposed parts are thermally hardened. The temperatures used are generally 50-150 ° C., preferably 80-130 ° C .; the time for the thermal treatment is usually between 0.25 and 10 minutes.
The photocurable composition can also be used in a process for the production of printing forms or photoresists, e.g. in DE-A-4 013 358 is used. In it, the composition is exposed to visible light of a wavelength of at least 400 nm without a mask for a short time before, simultaneously with or after the image-wise irradiation.
After the exposure and, if appropriate, thermal treatment, the unexposed areas of the photoresist are removed in a manner known per se using a developer.
As already mentioned, the compositions according to the invention can be developed in an alkaline aqueous medium. Suitable aqueous-alkaline developer solutions are, in particular, aqueous solutions of tetraalkylammonium hydroxides or of alkali metal silicates, phosphates, hydroxides and carbonates. Smaller amounts of wetting agents and / or organic solvents can optionally be added to these solutions. Typical organic solvents that can be added to the developer liquids in small amounts are, for example, cyclohexanone, 2-ethoxyethanol, toluene, acetone and mixtures of such solvents.
Photocuring is of great importance for printing inks, since the drying time of the binder is a decisive factor for the production speed of graphic products and should be on the order of fractions of a second. UV-curable inks are particularly important for screen printing.
As already mentioned above, the mixtures according to the invention are also very suitable for the production of printing plates. Here, e.g. Mixtures of soluble linear polyamides or styrene / butadiene or styrene / isoprene rubber, polyacrylates or polymethyl methacrylates with carboxyl groups, polyvinyl alcohols or urethane acrylates with photopolymerizable monomers, for example acrylic or methacrylamides or acrylic or methacrylic esters, and a photoinitiator. Films and plates from these systems (wet or dry) are exposed via the negative (or positive) of the print template and the uncured parts are then eluted with a suitable solvent.
Another area of application for photocuring is metal coating, for example in the coating of sheets and tubes, cans or bottle closures, as well as photocuring on plastic coatings, for example floor or wall coverings based on PVC.
Examples of the photocuring of paper coatings are the colorless coating of labels, record sleeves or book covers.
It is also interesting to use the compounds according to the invention for curing molded parts made of composite materials. The composite mass consists of a self-supporting matrix material, e.g. a glass fiber fabric, or for example plant fibers [cf. K.-P. Mieck, T. Reussmann in Kunststoffe 85 (1995), 366-370], which is soaked in the light-curing formulation. Shaped parts made of composite materials produced with the connections according to the invention achieve high mechanical stability and resistance. The compounds according to the invention can also be used as photo hardeners in molding, impregnating and coating compositions, as are described, for example, in EP-A-7086.
Such compositions are, for example, fine-layer resins, where A N = 64>
<tb> <TABLE> Columns = 2
<tb> <SEP> 10.0 g <SEP> dipentaerythritol monohydroxy pentaacrylate, <TM> SR399, Sartomer (Craynor, France)
<tb> <CEL AL = L> 15.0 g <SEP> tripropylene glycol diacrylate
<tb> <SEP> 15.0 g <SEP> N-vinyl pyrrolidone, Fluka
<tb> <SEP> 10.0 g <CEL AL = L> trismethylolpropane triacrylate, Degussa
<tb> <SEP> 50.0 g <SEP> urethane acrylate <TM> Actilan AJ20, Société Nationale des Poudres et Explosifs
<tb> <SEP> 0.3 g <SEP> flow aid Byk 300, Byk-Mallinckrodt.
<tb> </TABLE>
Portions of this composition are heated to 40 ° C. and 1.6% of the borate photoinitiator to be tested, based on the total amount of the formulation, are dissolved in the formulation at this temperature. All operations are carried out under red light. The samples mixed with initiator are applied to a 300 μm aluminum foil. The thickness of the dry layer is approx. 60-70 µm. A 76 µm thick polyester film is applied to this film and a standardized test negative with 21 levels of different optical density (Stouffer wedge) is placed on it. The sample is covered with a second UV-transparent film and pressed onto a metal plate using a vacuum. The exposure is carried out for 20 seconds at a distance of 30 cm using a 5 kW MO61 lamp.
After the exposure, the films and the mask are removed and the exposed layer is developed in an ultrasound bath at 23 ° C. in ethanol for 10 seconds. Drying takes place at 40 ° C. for 5 minutes in a forced air oven. The sensitivity of the initiator system used is characterized by the indication of the last wedge step shown without sticking. The higher the number of levels, the more sensitive the system tested.
The results are summarized in Tables 4a to 4g.
<tb> <TABLE> Columns = 2 Table 4a
<tb> Head Col 1: connection
<tb> Head Col 2: number of hardened stages
<tb> <SEP> 1a <SEP> 11
<tb> <SEP> 6a <SEP> 12
<tb> </TABLE>
<tb> <TABLE> Columns = 2 Table 4b
<tb> Head Col 1: connection
<tb> Head Col 2: number of hardened stages
<tb> <SEP> 2a <SEP> 3
<tb> <SEP> 4b <SEP> 5
<tb> <SEP> 4a <SEP> 6
<tb> </TABLE>
<tb> <TABLE> Columns = 2 Table 4c
<tb> Head Col 1: connection
<tb> Head Col 2: number of hardened stages
<tb> <SEP> 2b <SEP> 8
<tb> <SEP> 3b <SEP> 7
<tb> <SEP> 7a <CEL AL = L> 10
<tb> <CEL AL = L> 8a <SEP> 10
<tb> <SEP> 9a <SEP> 13
<tb> </TABLE>
<tb> <TABLE> Columns = 2 Table 4d
<tb> Head Col 1: connection
<tb> Head Col 2: number of hardened stages
<tb> <SEP> 14a <SEP> 9
<tb> </TABLE>
<tb> <TABLE> Columns = 2 Table 4e
<tb> Head Col 1: connection
<tb> Head Col 2:
Number of hardened stages
<tb> <SEP> 11a <SEP> 6
<tb> </TABLE>
<tb> <TABLE> Columns = 2 Table 4f
<tb> Head Col 1: connection
<tb> Head Col 2: number of hardened stages
<tb> <SEP> 13a <SEP> 8
<tb> <SEP> 16a <SEP> 6
<tb> <SEP> 19a <CEL AL = L> 7
<tb> <CEL AL = L> 20a <SEP> 10
<tb> </TABLE>
<tb> <TABLE> Columns = 2 Table 4g
<tb> Head Col 1: connection
<tb> Head Col 2: number of hardened stages
<tb> <SEP> 22b <SEP> 6
<tb> </TABLE>
Example 27:
0.4% of the borate photoinitiator to be tested and 0.3% (N, N min -dibutyl) dimethylindocarbocyanine chloride are incorporated into a formulation as described in Example 26. The preparation of the film, the curing and the determination of the reactivity are also carried out as described in Example 25.
The results are shown in Tables 5 to 5f.
<tb> <TABLE> Columns = 3 Table 5
<tb> Head Col 1: connection
<tb> Head Col 2: number of hardened stages
<tb> Head Col 3: bleaching behavior *
<tb> <SEP> 1a <SEP> 19 <SEP> b
<tb> <SEP> 6a <SEP> 18 <SEP> b
<tb>
* b = formulation fades (visual inspection)
<tb> </TABLE>
<tb> <TABLE> Columns = 3 Table 5a
<tb> Head Col 1: connection
<tb> Head Col 2: number of hardened stages
<tb> Head Col 3: bleaching behavior *
<tb> <SEP> 2a <SEP> 18 <SEP> b
<tb> <SEP> 4b <SEP> 20 <SEP> b
<tb> <CEL AL = L> 4a <CEL AL = L> 17 (SEP) <-> (TB>
* b = formulation fades (visual inspection)
- = visually there is no fading
<tb> </TABLE>
<tb> <TABLE> Columns = 3 Table 5b
<tb> Head Col 1: connection
<tb> Head Col 2: number of hardened stages
<tb> Head Col 3:
Bleaching behavior *
<tb> <SEP> 2b <SEP> 18 <SEP> b
<tb> <SEP> 3b <SEP> 20 <SEP> b
<tb> <CEL AL = L> 7a <CEL AL = L> 17 (SEP) <-> (TB> <SEP> 8a <SEP> 15 (SEP) <-> (TB> <SEP> 9a <SEP> 18 <SEP> b
<tb>
* b = formulation fades (visual inspection)
- = visually there is no fading
<tb> </TABLE>
<tb> <TABLE> Columns = 3 Table 5c
<tb> Head Col 1: connection
<tb> Head Col 2: number of hardened stages
<tb> Head Col 3: bleaching behavior *
<tb> <SEP> 14a <SEP> 16 <SEP> b
<tb>
* b = formulation fades (visual inspection)
<tb> </TABLE>
<tb> <TABLE> Columns = 2 Table 5d
<tb> Head Col 1: connection
<tb> Head Col 2: number of hardened stages
<tb> <SEP> 11a <SEP> 14
<tb> </TABLE>
<tb> <TABLE> Columns = 2 Table 5e
<tb> Head Col 1: connection
<tb> Head Col 2: number of hardened stages
<tb> <SEP> 2f <SEP> 15
<tb> </TABLE>
<tb> <TABLE> Columns = 3 Table 5f
<tb> Head Col 1: connection
<tb> Head Col 2:
Number of hardened stages
<tb> Head Col 3: bleaching behavior
<tb> <SEP> 13a <SEP> 11 (SEP) <-> (TB> <SEP> 16a <SEP> 14 (SEP) <-> (TB> <CEL AL = L> 19a <CEL AL = L> 9 (SEP) <-> (TB> <SEP> 20a <SEP> 12 <SEP> b
<tb>
* b = formulation fades (visual inspection)
- = visually there is no fading
<tb> </TABLE>
Example 28: Photocuring of a monomer-polymer mixture
A photocurable composition is made by mixing
<tb> <TABLE> Columns = 2
<tb> <SEP> 37.64 g <SEP> <TM> Sartomer SR 444, pentaerythritol triacrylate, (Sartomer Company, Westchester)
<tb> <SEP> 10.76 g <SEP> <TM> Cymel 301, hexamethoxymethylmelamine (American Cyanamid, USA)
<tb> <CEL AL = L> 47.30 g <SEP> <TM> Carboset 525, thermoplastic polyacrylate with carboxyl groups (B. F. Goodrich)
<tb> <SEP> 4.30 g <SEP> polyvinylpyrrolidone PVP (GAF, USA)
<tb> <SEP> 319.00 g <SEP> methylene chloride and
<tb> <SEP> 30.00 g <SEP> methanol
<tb> </TABLE>
Portions of this composition are mixed with 1.6% of a borate according to the invention, based on the solids content, by stirring for one hour at room temperature. All operations are carried out under red light. The samples mixed with initiator are applied to a 300 μm aluminum foil (10 × 15 cm). The solvent is first removed by drying at room temperature for 5 minutes and then heating to 60 ° C. for 15 minutes in a forced air oven. A 76 μm thick polyester film is placed on the approx. 30-35 μm layer and a standardized test negative with 21 levels of different optical density (Stouffer wedge) is applied to it. The sample is covered with a second UV-transparent film and pressed onto a metal plate using a vacuum.
The sample is then exposed to a 4 kW xenon lamp at a distance of 30 cm for 40 seconds. After exposure, the films and the mask are removed and the exposed layer is developed in an ultrasonic bath for 240 seconds with a 0.85% solution of sodium carbonate in water. The drying is then carried out at 60 ° C. for 15 minutes in a forced air oven. The sensitivity of the initiator system used is characterized by the indication of the last wedge step shown without sticking. The higher the number of levels, the more sensitive the system is. An increase by two steps means a doubling of the hardening speed.
The results are shown in Tables 6 and 6a.
<tb> <TABLE> Columns = 2 Table 6
<tb> Head Col 1: connection
<tb> Head Col 2: number of hardened stages
<tb> <SEP> 2a <SEP> 6
<tb> <SEP> 4a <SEP> 5
<tb> <SEP> 4b <SEP> 7
<tb> </TABLE>
<tb> <TABLE> Columns = 2 Table 6a
<tb> Head Col 1: connection
<tb> Head Col 2: number of hardened stages
<tb> <SEP> 7a <SEP> 10
<tb> <SEP> 8a <SEP> 8
<tb> <SEP> 3b <CEL AL = L> 5
<tb> <CEL AL = L> 2b <SEP> 9
<tb> <SEP> 14a <SEP> 6
<tb> <SEP> 13a <SEP> 5
<tb> <SEP> 19a <SEP> 5
<tb> <SEP> 20a <SEP> 6
<tb> <SEP> 16a <SEP> 6
<tb> </TABLE>
Example 29:
0.3% of a borate photoinitiator with dye cation is incorporated into a formulation as described in Example 28. The preparation of the film, the curing and the determination of the reactivity are also carried out as described in Example 28. The results are shown in Tables 7 and 7a.
<tb> <TABLE> Columns = 2 Table 7
<tb> Head Col 1: connection
<tb> Head Col 2: number of hardened stages
<tb> <SEP> 2c <SEP> 19
<tb> <SEP> 2d <SEP> 10
<tb> </TABLE>
<tb> <TABLE> Columns = 3 Table 7a
<tb> Head Col 1: connection
<tb> Head Col 2: number of hardened stages
<tb> Head Col 3: bleaching behavior *
<tb> <SEP> 3c <SEP> 10 (SEP) <-> (TB> <SEP> 3d <SEP> 18 <SEP> b
<tb> <CEL AL = L> 2e <CEL AL = L> 16 (SEP) <-> (TB>
* b = formulation fades (visual inspection)
- = visually there is no fading
<tb> </TABLE>
Example 30:
A photocurable composition is made by mixing
<tb> <TABLE> Columns = 2
<tb> <SEP> 37.64 g <SEP> <TM> Sartomer SR 444, pentaerythritol triacrylate, (Sartomer Company, Westchester)
<tb> <SEP> 10.76 g <SEP> <TM> Cymel 301, hexamethoxymethylmelamine (American Cyanamid, USA)
<tb> <CEL AL = L> 47.30 g <SEP> <TM> Carboset 525, thermoplastic polyacrylate with carboxyl groups (B. F. Goodrich)
<tb> <SEP> 4.30 g <SEP> polyvinylpyrrolidone PVP (GAF, USA)
<tb> <SEP> 319.00 g <SEP> methylene chloride and
<tb> <SEP> 30.00 g <SEP> methanol
<tb> </TABLE>
Portions of this composition are mixed with 0.4% of the borate from Example 2a, 0.4% isopropylthioxanthone and 0.4% (4-methylthiobenzoyl) methyl-1-morpholino-ethane, based on the solids content, by stirring at room temperature for one hour. All operations are carried out under red light. The samples mixed with initiator are applied to a 200 μm aluminum foil (10 × 15 cm). The solvent is first removed by drying at room temperature for 5 minutes and then heating to 60 ° C. for 15 minutes in a forced air oven. A 76 μm thick polyester film is placed on the approx. 30-35 μm layer and a standardized test negative with 21 levels of different optical density (Stouffer wedge) is applied to it.
The sample is covered with a second UV-transparent film and pressed onto a metal plate using a vacuum. The sample is then exposed to an SMX-3000 metal halide doped high pressure mercury lamp at a distance of 30 cm for 40 seconds. After the exposure, the films and the mask are removed and the exposed layer is developed in an ultrasound bath for 180 seconds with a 1% strength solution of sodium carbonate in water. The drying is then carried out at 60 ° C. for 15 minutes in a forced air oven. The sensitivity of the initiator system used is characterized by the indication of the last wedge step shown without sticking. The higher the number of levels, the more sensitive the system is. An increase by two steps means a doubling of the hardening speed.
The results are listed in Table 8.
<tb> <TABLE> Columns = 3 Table 8
<tb> Head Col 1 to 3 AL = L: Number of levels shown after
<tb> Head Col 1:10 s
<tb> Head Col 2: 20 s
<tb> Head Col 3: 40 s
<tb> <SEP> 10 <SEP> 12 <SEP> 14
<tb> </TABLE>
Example 31:
A composition as described in Example 27 contains 0.6% of the borate from Example 2a, 0.4% isopropylthioxanthone and 1.2% Cyracure <TM> UVI-6974 (UnionCarbide) =
EMI70.1
incorporated as a 50% solution in propylene carbonate, based on the solids content. The tests are also carried out and evaluated as described in Example 30. The results are shown in Table 9.
<tb> <TABLE> Columns = 3 Table 9
<tb> Head Col 1 to 3 AL = L: Number of levels shown after
<tb> Head Col 1:10 s
<tb> Head Col 2: 20 s
<tb> Head Col 3: 40 s
<tb> <SEP> 9 <SEP> 12 <SEP> 14
<tb> </TABLE>
Example 32:
0.4% of the borate from example 2a, 0.4% isopropylthioxanthone, 0.8% cyracure are incorporated into a composition as described in example 30 <TM> UVI-6974 (UnionCarbide) =
EMI71.1
incorporated as a 50% solution in propylene carbonate and 0.4% (4-methylthiobenzoyl) methyl-1-morpholino-ethane, based on the solids content. The tests are also carried out and evaluated as described in Example 30. The results are shown in Table 10.
<tb> <TABLE> Columns = 3 Table 10
<tb> Head Col 1 to 3 AL = L: Number of levels shown after
<tb> Head Col 1:10 s
<tb> Head Col 2: 20 s
<tb> Head Col 3: 40 s
<tb> <SEP> 11 <SEP> 13 <SEP> 15
<tb> </TABLE>
Example 33:
0.4% of a borate photoinitiator and 0.3% of the safranin O dye are incorporated into a formulation as described in Example 28. The preparation of the film, the curing and the determination of the reactivity are also carried out as described in Example 28. The results are shown in Table 11.
<tb> <TABLE> Columns = 2 Table 11
<tb> Head Col 1: connection
<tb> Head Col 2: number of hardened stages
<tb> <SEP> 2g <SEP> 16
<tb> <SEP> 2h <SEP> 16
<tb> <SEP> 2i <CEL AL = L> 3
<tb> <CEL AL = L> 2y <SEP> 17
<tb> <SEP> 2k <SEP> 18
<tb> <SEP> 2m <SEP> 17
<tb> <SEP> 2o <SEP> 13
<tb> <SEP> 2p <CEL AL = L> 15
<tb> <SEP> 2q <SEP> 15
<tb> <SEP> 2r <SEP> 15
<tb> <SEP> 2s <SEP> 15
<tb> </TABLE>
Example 34:
0.4% of compound 2a and 0.3% of a dye are incorporated into a formulation as described in Example 28. In addition, instead of the xenon lamp, a frequency-doubled Nd / YAG laser (COHERENT DPSS 532-50, beam diameter 0.7 mm, divergence <1.3 mrad) with monochromatic light with a wavelength of 532 nm and a power of 50 mW. The laser beam with a diameter of approx. 3.3 mm is moved at a speed of 6 mm / s over a Stouffer wedge fixed on the sample with 21 steps. After development, a line of different widths and lengths remains. For the evaluation, the number of stages is indicated at which a hardened line can still be seen. The preparation of the film, the curing and the determination of the reactivity are also carried out as described in Example 28.
The results are shown in Table 12.
Table 12
EMI73.1
EMI74.1
EMI75.1
Example 35:
The same formulations as in Example 28 are used and portions of this composition are mixed with 0.4%, based on the total amount of the formulation, of compound 5 and 0.3% of a dye. All operations are carried out under red light. The samples are filled into pill jars approx. 3 cm in diameter. These formulations are used in the glasses with a frequency-doubled Nd / YAG laser (COHERENT DPSS 532-50, beam diameter 0.7 mm, divergence <1.3 mrad) with monochromatic light of wavelength 532 nm and a power of 50 mW at a distance of 30 cm for 10 seconds. After exposure, the uncured formulation is poured out and the remaining, hardened layer is developed in an ultrasound bath at 23 ° C. in ethanol for 10 seconds. Drying takes place at 40 ° C. for 5 minutes in a forced air oven.
After development, a needle-like figure of different lengths remains. The length of the figure is given for evaluation and this is a measure of the hardening capacity. The dyes and results used are shown in Table 13:
Table 13
EMI75.2
EMI75.3
Example 36:
The procedure is as in Example 28, but using 0.4% of the dye borate salts. In addition, instead of the xenon lamp, a frequency-doubled Nd / YAG laser (COHERENT DPSS 532-100, beam diameter 0.7 mm, divergence <1.3 mrad) with monochromatic light of the wavelength 532 nm and a power of 100 mW. The laser beam with a diameter of approx. 3.3 mm is moved at a speed of 6 mm / s over a Stouffer wedge fixed on the sample with 21 steps. After development, a line of different widths and lengths remains. For the evaluation, the number of stages is indicated at which a hardened line can still be seen.
The dyes and results used are listed in Table 14.
<tb> <TABLE> Columns = 2 Table 14:
<tb> Head Col 1: connection
<tb> Head Col 2: Number of stages shown
<tb> <SEP> 2e <SEP> 11
<tb> </TABLE>
Example 37:
The procedure is as in Example 35, but dye borate salts are used in such concentrations, since the optical density of a layer of 2 mm for the wavelength of 532 nm is 0.5 and additional compound 2a is used. In contrast to Example 34, a frequency-doubled Nd / YAG laser (COHERENT DPSS 532-100, beam diameter 0.7 mm, divergence <1.3 mrad) with monochromatic light of the wavelength 532 nm and a power of 100 mW and exposed at a distance of 30 cm for 5 seconds.
The results are shown in Table 15.
<tb> <TABLE> Columns = 4 Table 15:
<tb> Head Col 1: connection
<tb> Head Col 2: concentration
Compound 2a
<tb> Head Col 3: Length of the figure formed in mm
<tb> Head Col 4: bleaching behavior *
<tb> <SEP> 0.03% 2e <SEP> 0 <SEP> 5 (SEP) <-> (TB> <SEP> 0.03% 2e <CEL AL = L> 0.3% <CEL AL = L> 14 <SEP> b
<tb> <SEP> 0.03% 2e <SEP> 0.6% <SEP> 17 <SEP> b
<tb>
* b = formulation fades (visual inspection)
- = visually there is no fading
<tb> </TABLE>
Example 38:
The same formulations as in Example 26 are used and portions of this composition are mixed with 0.4%, based on the total amount of the formulation, of the compound 2a and 0.3% of a dye. All operations are carried out under red light. The samples are filled into black plastic lids with a diameter of approx. 1.5 cm and a height of approx. 12 mm and covered with a Mylar film. These samples are taken with daylight and a dose of 1200 mJ / cm <2> exposed. After exposure, the uncured formulation is poured out and the remaining, hardened layer is developed in an ultrasound bath at 23 ° C. in ethanol for 1 minute. Drying takes place at 40 ° C. for 5 minutes in a forced air oven. For the evaluation, the thickness of the hardened layer is measured and this is a measure of the hardening capacity.
The dyes and results used are shown in Table 16:
<tb> <TABLE> Columns = 2 Table 16:
<tb> Head Col 1: dye
<tb> Head Col 2: Thickness of the hardened layer in mm
<tb> <SEP> Safranin O <SEP> 1.45
<tb> <SEP> Methylene blue <CEL AL = L> 2.94
<tb> </TABLE>
Example 39:
The procedure is as in Example 38, but instead of mixtures of borates and dyes, 0.4% of the dye borate salts according to the invention and additionally of compound 2a are used. The results are shown in Table 17:
<tb> <TABLE> Columns = 3 Table 17:
<tb> Head Col 1: connection
<tb> Head Col 2: concentration
the connection 2a
<tb> Head Col 3: Thickness of the hardened layer in µm
<tb> <SEP> 2e <SEP> 0 <SEP> 1140
<tb> <SEP> 2e <CEL AL = L> 0.3% <CEL AL = L> 1440
<tb> <SEP> 2e <SEP> 0.6% <SEP> 1880
<tb> </TABLE>
Example 40:
The procedure is as in Example 26, but 0.4% of a cationic photoinitiator is added together with 0.4% of compound 2a. The results are described in Table 18.
Table 18
EMI78.1
Example 41:
The procedure is as in Example 26, but 0.4% of a cationic photoinitiator is added together with 0.4% of compound 2a and 0.3% of a dye. The results are described in Table 19.
Table 19
EMI79.1
Example 42:
The procedure is as in Example 26, but 0.4% of compound 2a and 0.3% of a dye or electron acceptor are added in each case. The results are described in Table 20.
Table 20
EMI80.1
* b = formulation fades (visual inspection)
- = visually there is no fading
Example 43:
The procedure is as in Example 26, but 2% of compound 2a and 2% of an electron acceptor are added in each case. The results are described in Table 21.
Table 21
EMI81.1
Example 44:
The procedure is as in Example 26, but 0.4% of compound 2a and 0.3% of an electron acceptor and 0.3% of a dye are added in each case. The results are described in Table 22.
<tb> <TABLE> Columns = 3 Table 22
<tb> Head Col 1: electron acceptance
<tb> Head Col 2: dye
<tb> Head Col 3: Number of hardened stages
<tb> <SEP> Quantacure ITX <SEP> Safranin O <SEP> 13
<tb> </TABLE>