楊志東，呂振波，石智銘，崔金素

（1.山東久日化學(xué)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(yán)峻的環(huán)境形勢，在工業(yè)生產(chǎn)中越來越提倡可再生資源的利用，希望以此能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)性發(fā)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(yīng)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(guān)于桐油研究應(yīng)用的逐漸深入，出現(xiàn)利用桐油合成制備各種功能單體，使得桐油的應(yīng)用價值和應(yīng)用范圍都出現(xiàn)較大的拓展，而桐油基光引發(fā)劑便是其中一種應(yīng)用類型。

1 桐油基光引發(fā)劑的制備原理

從當(dāng)前關(guān)于大分子光引發(fā)劑的報道和研究結(jié)果來看，其中大多數(shù)都為小分子光引發(fā)劑與化石基原料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)之后合成，而很少有關(guān)于生物基光引發(fā)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(fā)劑Irgacure2959進(jìn)行合成，能夠制作成一種新型的桐油基光引發(fā)劑，且在實際應(yīng)用中具有較高的環(huán)保性能[1]。

桐油基光引發(fā)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(zhì)進(jìn)行化學(xué)合成，在反應(yīng)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(fā)劑 Irgacure2959，使得TOM1、TOM2、TOM3和 TAM分別與Irgacure2959發(fā)生羥基酯化反應(yīng)，從而生成TOMG1、TOMG2、TOMG3、TAMG四種光裂解型引發(fā)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(fā)劑的性能[2]。

2 桐油基光引發(fā)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(jìn)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(fā)劑。

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

準(zhǔn)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(dāng)燒瓶中的固體物質(zhì)完全溶解之后，再對之做進(jìn)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(xué)反應(yīng)式如下所示（化學(xué)反應(yīng)式1）。

化學(xué)反應(yīng)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(jìn)行合成，同樣對之做攪拌、升溫處理，先加溫到70℃，當(dāng)燒瓶中的固體物質(zhì)完全溶解之后，再對之做進(jìn)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(xué)反應(yīng)式如下所示（化學(xué)反應(yīng)式2）。

化學(xué)反應(yīng)式2：

2.2 桐油基光引發(fā)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(yīng)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(yīng)的催化劑。然后對各種物質(zhì)做搖勻、攪拌、升溫處理，加溫到100℃，并使之持續(xù)加熱120min，最后得到亮紅色的透明液體，將此產(chǎn)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(xù)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(jìn)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(xù)加熱120min，最終生成溶液為TAMG

上述四種桐油基光引發(fā)劑的制備過程化學(xué)反應(yīng)式如下所示（化學(xué)反應(yīng)式3）

化學(xué)反應(yīng)式2：

3 桐油基光引發(fā)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(zhì)量比例進(jìn)行混合，引發(fā)固化反應(yīng)，最終所得到固化膜性能如表1所示。表中HDDA、PUA、光引發(fā)劑質(zhì)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(biāo)來看，TOMG3光引發(fā)劑的性能最優(yōu)，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(fā)劑與TOMG2光引發(fā)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(xiàn)膜表面褶皺的問題。但從整個光固化過程情況來看，未發(fā)現(xiàn)揮發(fā)性氣體產(chǎn)生，且所產(chǎn)生的固化膜也不存在異味，由此可以看出桐油基光引發(fā)劑在應(yīng)用中具有較高的環(huán)保性能。

表1 各類桐油基光引發(fā)劑的固化性能對比分析

4 結(jié)語

綜上所述，桐油基光引發(fā)劑在應(yīng)用與己二醇二丙烯酸酯（HDDA）、聚氨酯丙烯酸酯（PUA）進(jìn)行緩和之后，能夠發(fā)生樹脂固化反應(yīng)，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(chǎn)生，具有較高的環(huán)保性能，使得該種類型的光引發(fā)劑應(yīng)用到食品包裝之中、醫(yī)療器械之中成為可能，當(dāng)然具體應(yīng)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(fā)劑，經(jīng)性能對比，其中TOMG3引光劑的性能最優(yōu)。