Cationic photoinitiators based on aluminium

Abstract

Die kationische Photopolymerisation ist ein leistungsfähiges Verfahren zur Produktion von Polymerwerkstoffen für Beschichtungen, Klebstoffe und Drucke. Unter den Techniken der UV-Härtung weist die kationische Photopolymerisation einzigartige Reaktions- und Produkteigenschaften auf und ermöglicht die Photopolymerisation von z.B. Epoxiden, Oxetanen und Vinylethern. Diese sind durch hervorragende mechanische Festigkeit und chemische Beständigkeit in Dünnschichtanwendungen gekennzeichnet. Außerdem ist das Polymerisationsverfahren unempfindlich gegenüber Sauerstoff, verläuft rasch und schreitet nach erfolgter Belichtung im Dunkeln fort. Diese Eigenschaften sind große Vorteile gegenüber der dominierenden freien radikalischen Photopolymerisation. Dennoch findet die kationische Photopolymerisation weniger Anwendung in der Industrie als andere Photopolymerisationsverfahren. Die vorteilhaften Eigenschaften der kationischen Photopolymerisation können hauptsächlich aufgrund von unzureichend effizienten Photoinitiatoren und deren Eigenschaften nicht in vollem Maße genutzt werden. Das Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung von neuartigen Photoinitiatoren für die kationische Polymerisation. Es wurden zwei neue Substanzen auf der Basis von Alkoxyaluminaten synthetisiert und anschließend deren Fähigkeit zur Initiation einer kationischen Polymerisation untersucht. Die Analysen wurden mittels Photo-DSC, UV-Vis Spektroskopie und simultaner thermischer Analyse durchgeführt.

Cationic photopolymerization is a highly powerful method for the production of polymer materials for coatings, adhesives and inks. In the broad range of UV-Curing techniques cationic photopolymerization provides unique reaction and product features. It enables the photopolymerization of e.g. epoxides, oxetanes and vinyl ethers which exhibit excellent mechanical strength and chemical resistance for thin-film applications. Furthermore, the curing process is insensitive towards oxygen, occurs rapidly and proceeds in the dark, thus, provides extraordinary advantages towards the omnipresent free radical photopolymerization. Still cationic photopolymerization is outrun by competing photopolymerization methods in terms of abundance in industrial applications. Mostly due to the lack of highly efficient cationic photoinitiators, the beneficial properties of cationic photopolymerization and its products could not be used to its total extent. This thesis emphasizes on the development of novel photoinitiators for cationic polymerization. Two novel substances based on alkoxyaluminates were synthesized and subsequently examined for their ability to effectively initiate a cationic polymerization. The investigations were performed by Photo-DSC, UV-Vis spectroscopy and simultaneous thermal analysis.