桐油基光引發劑的制備及性能

楊志東，呂振波，石智銘，崔金素

（1.山東久日化學科技有限公司，山東 濱州 251905；2.天津久日新材料股份有限公司，天津 300000）

面對日益嚴峻的環境形勢，在工業生產中越來越提倡可再生資源的利用，希望以此能夠實現工業生產的可持續性發展。桐油具有較為豐富的儲備，同時屬于一種可再生性資源，以往主要作為添加劑的形式，被應用到的涂料、清漆之中，利用價值和利用范圍都顯得較窄。而隨著近年來關于桐油研究應用的逐漸深入，出現利用桐油合成制備各種功能單體，使得桐油的應用價值和應用范圍都出現較大的拓展，而桐油基光引發劑便是其中一種應用類型。

1 桐油基光引發劑的制備原理

從當前關于大分子光引發劑的報道和研究結果來看，其中大多數都為小分子光引發劑與化石基原料發生化學反應之后合成，而很少有關于生物基光引發劑的研究與報道。而桐油屬于一種生物原料，將其與小分子光引發劑Irgacure2959進行合成，能夠制作成一種新型的桐油基光引發劑，且在實際應用中具有較高的環保性能[1]。

桐油基光引發劑在制備合成時，主要利用生物基桐油（TO）、桐酸（TA）、馬來酸酐（MA）三種物質進行化學合成，在反應過程中可生成桐油酸酐 （TOM1、TOM2、TOM3） 和桐酸酸酐（TAM），然后再加入小分子光引發劑 Irgacure2959，使得TOM1、TOM2、TOM3和 TAM分別與Irgacure2959發生羥基酯化反應，從而生成TOMG1、TOMG2、TOMG3、TAMG四種光裂解型引發劑，下面對其具體制備過程展開分析，并對比分析各種桐油基光引發劑的性能[2]。

2 桐油基光引發劑的制備過程

此次研究采用實驗研究的方式，整個過程分為兩個步驟來進行，首先完成桐油酸酐（TOM1、TOM2、TOM3） 和桐酸酸酐 （TAM） 的植被，然后合成光裂解型引發劑。

2.1 制備桐油酸酐 （TOM1、TOM2、TOM3） 和桐酸酸酐（TAM）

準備三份10g的桐油（TO），然后將之分別與10g馬來酸酐 （MA）、20g馬來酸酐（MA）、30g馬來酸酐（MA） 相混合，分別置于三口100mL的燒瓶之中，然后對之做攪拌、升溫處理，先加溫到70℃，當燒瓶中的固體物質完全溶解之后，再對之做進一步的加溫處理，加溫到100℃，然后保持該溫度60min，直到得到淺黃色的透明液體為止，所得到的溶液便是TOM1、TOM2、TOM3。該制備過程化學反應式如下所示（化學反應式1）。

化學反應式1：

依照上面的制備方式，將桐酸（TA） 與馬來酸酐（MA） 按照10g∶3.34g的比例進行合成，同樣對之做攪拌、升溫處理，先加溫到70℃，當燒瓶中的固體物質完全溶解之后，再對之做進一步的加溫處理，加溫到100℃，然后保持該溫度60min，在此過程中能夠生成桐酸酸酐（TAM）。該制備過程化學反應式如下所示（化學反應式2）。

化學反應式2：

2.2 桐油基光引發劑合成

取前面合成的TOM1，然后將其與Irgacure2959混合，混合比例為：10.91 g∶2.10g，將其置于100mL的燒瓶之中，然后向燒瓶之中添加對甲氧基苯酚（C7H8O2）0.13g，將之作為酯化合成反應的阻聚劑，同時向燒瓶之中添加三乙胺（C6H15N） 0.9g，將之作為酯化合成反應的催化劑。然后對各種物質做搖勻、攪拌、升溫處理，加溫到100℃，并使之持續加熱120min，最后得到亮紅色的透明液體，將此產物稱之為TOMG1。

按照同樣的制作方式，改變TOM2、TOM3與Irgacure2959的混合比例，使之分別按照1∶2和1∶3的比例混合，然后加入同樣劑量的甲氧基苯酚（C7H8O2）與三乙胺（C6H15N），最后做搖勻、攪拌、升溫處理，加溫到100℃，并使之持續加熱120min，得到的溶液分別為TOMG2、TOMG3。

按照同樣的制作方式，將前面合成的桐酸酸酐（TAM）與Irgacure2959按照相同的比例進行混合，其余過程與TOMG1、TOMG2、TOMG3制備相同，分別加入甲氧基苯酚（C7H8O2）與三乙胺（C6H15N）作為阻聚劑和催化劑，然后做搖勻、攪拌、升溫處理，加溫到100℃，并使之持續加熱120min，最終生成溶液為TAMG

上述四種桐油基光引發劑的制備過程化學反應式如下所示（化學反應式3）

化學反應式2：

3 桐油基光引發劑的性能分析

將己二醇二丙烯酸酯（HDDA）、聚氨酯丙烯酸酯（PUA） 與TOMG1/TOMG2/TOMG3/TAMG分別按照不同的質量比例進行混合，引發固化反應，最終所得到固化膜性能如表1所示。表中HDDA、PUA、光引發劑質量比例均為實踐研究的最佳配比，從最終各固化膜性能指標來看，TOMG3光引發劑的性能最優，不僅鉛筆硬度更高，表干時間最短，且具有較高的平整性。而TOM1光引發劑與TOMG2光引發劑，由于其中含有較多的不飽和共軛三烯，因此在光照作用之下，較容易出現膜表面褶皺的問題。但從整個光固化過程情況來看，未發現揮發性氣體產生，且所產生的固化膜也不存在異味，由此可以看出桐油基光引發劑在應用中具有較高的環保性能。

表1 各類桐油基光引發劑的固化性能對比分析

4 結語

綜上所述，桐油基光引發劑在應用與己二醇二丙烯酸酯（HDDA）、聚氨酯丙烯酸酯（PUA）進行緩和之后，能夠發生樹脂固化反應，且在此過程中生成凝膠率較高、綜合性能較好的固化膜，最為主要的是在此固化過程中無氣味產生，具有較高的環保性能，使得該種類型的光引發劑應用到食品包裝之中、醫療器械之中成為可能，當然具體應用還需對之做更加深入的性能檢驗和分析。此外，利用桐油可生成四種類型桐油基光引發劑，經性能對比，其中TOMG3引光劑的性能最優。