桐油基光引发剂的制备及性能

杨志东，吕振波，石智铭，崔金素

（1.山东久日化学科技有限公司，山东 滨州 251905；2.天津久日新材料股份有限公司，天津 300000）

面对日益严峻的环境形势，在工业生产中越来越提倡可再生资源的利用，希望以此能够实现工业生产的可持续性发展。桐油具有较为丰富的储备，同时属于一种可再生性资源，以往主要作为添加剂的形式，被应用到的涂料、清漆之中，利用价值和利用范围都显得较窄。而随着近年来关于桐油研究应用的逐渐深入，出现利用桐油合成制备各种功能单体，使得桐油的应用价值和应用范围都出现较大的拓展，而桐油基光引发剂便是其中一种应用类型。

1 桐油基光引发剂的制备原理

从当前关于大分子光引发剂的报道和研究结果来看，其中大多数都为小分子光引发剂与化石基原料发生化学反应之后合成，而很少有关于生物基光引发剂的研究与报道。而桐油属于一种生物原料，将其与小分子光引发剂Irgacure2959进行合成，能够制作成一种新型的桐油基光引发剂，且在实际应用中具有较高的环保性能[1]。

桐油基光引发剂在制备合成时，主要利用生物基桐油（TO）、桐酸（TA）、马来酸酐（MA）三种物质进行化学合成，在反应过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发剂 Irgacure2959，使得TOM1、TOM2、TOM3和 TAM分别与Irgacure2959发生羟基酯化反应，从而生成TOMG1、TOMG2、TOMG3、TAMG四种光裂解型引发剂，下面对其具体制备过程展开分析，并对比分析各种桐油基光引发剂的性能[2]。

2 桐油基光引发剂的制备过程

此次研究采用实验研究的方式，整个过程分为两个步骤来进行，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发剂。

2.1 制备桐油酸酐 （TOM1、TOM2、TOM3） 和桐酸酸酐（TAM）

准备三份10g的桐油（TO），然后将之分别与10g马来酸酐 （MA）、20g马来酸酐（MA）、30g马来酸酐（MA） 相混合，分别置于三口100mL的烧瓶之中，然后对之做搅拌、升温处理，先加温到70℃，当烧瓶中的固体物质完全溶解之后，再对之做进一步的加温处理，加温到100℃，然后保持该温度60min，直到得到浅黄色的透明液体为止，所得到的溶液便是TOM1、TOM2、TOM3。该制备过程化学反应式如下所示（化学反应式1）。

化学反应式1：

依照上面的制备方式，将桐酸（TA） 与马来酸酐（MA） 按照10g∶3.34g的比例进行合成，同样对之做搅拌、升温处理，先加温到70℃，当烧瓶中的固体物质完全溶解之后，再对之做进一步的加温处理，加温到100℃，然后保持该温度60min，在此过程中能够生成桐酸酸酐（TAM）。该制备过程化学反应式如下所示（化学反应式2）。

化学反应式2：

2.2 桐油基光引发剂合成

取前面合成的TOM1，然后将其与Irgacure2959混合，混合比例为：10.91 g∶2.10g，将其置于100mL的烧瓶之中，然后向烧瓶之中添加对甲氧基苯酚（C7H8O2）0.13g，将之作为酯化合成反应的阻聚剂，同时向烧瓶之中添加三乙胺（C6H15N） 0.9g，将之作为酯化合成反应的催化剂。然后对各种物质做摇匀、搅拌、升温处理，加温到100℃，并使之持续加热120min，最后得到亮红色的透明液体，将此产物称之为TOMG1。

按照同样的制作方式，改变TOM2、TOM3与Irgacure2959的混合比例，使之分别按照1∶2和1∶3的比例混合，然后加入同样剂量的甲氧基苯酚（C7H8O2）与三乙胺（C6H15N），最后做摇匀、搅拌、升温处理，加温到100℃，并使之持续加热120min，得到的溶液分别为TOMG2、TOMG3。

按照同样的制作方式，将前面合成的桐酸酸酐（TAM）与Irgacure2959按照相同的比例进行混合，其余过程与TOMG1、TOMG2、TOMG3制备相同，分别加入甲氧基苯酚（C7H8O2）与三乙胺（C6H15N）作为阻聚剂和催化剂，然后做摇匀、搅拌、升温处理，加温到100℃，并使之持续加热120min，最终生成溶液为TAMG

上述四种桐油基光引发剂的制备过程化学反应式如下所示（化学反应式3）

化学反应式2：

3 桐油基光引发剂的性能分析

将己二醇二丙烯酸酯（HDDA）、聚氨酯丙烯酸酯（PUA） 与TOMG1/TOMG2/TOMG3/TAMG分别按照不同的质量比例进行混合，引发固化反应，最终所得到固化膜性能如表1所示。表中HDDA、PUA、光引发剂质量比例均为实践研究的最佳配比，从最终各固化膜性能指标来看，TOMG3光引发剂的性能最优，不仅铅笔硬度更高，表干时间最短，且具有较高的平整性。而TOM1光引发剂与TOMG2光引发剂，由于其中含有较多的不饱和共轭三烯，因此在光照作用之下，较容易出现膜表面褶皱的问题。但从整个光固化过程情况来看，未发现挥发性气体产生，且所产生的固化膜也不存在异味，由此可以看出桐油基光引发剂在应用中具有较高的环保性能。

表1 各类桐油基光引发剂的固化性能对比分析

4 结语

综上所述，桐油基光引发剂在应用与己二醇二丙烯酸酯（HDDA）、聚氨酯丙烯酸酯（PUA）进行缓和之后，能够发生树脂固化反应，且在此过程中生成凝胶率较高、综合性能较好的固化膜，最为主要的是在此固化过程中无气味产生，具有较高的环保性能，使得该种类型的光引发剂应用到食品包装之中、医疗器械之中成为可能，当然具体应用还需对之做更加深入的性能检验和分析。此外，利用桐油可生成四种类型桐油基光引发剂，经性能对比，其中TOMG3引光剂的性能最优。