含氟光引發劑的合成及其性能研究

楊文杰，徐俊閣，王 震，石智銘

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

1 含氟光引發劑的合成

1.1 合成原理

在含氟引發劑1173-F和184-F的合成中，分別采用Irgacure1173光引發劑和Irgacure184光引發劑，然后將之分別與全氟辛酰氯進行混合，在特定的環境下發生酰氯化反應，從而完成合成過程。

1.2 合成過程分析

1）含氟引發劑1173-F的合成。首先準備一個100 mL的三口圓底燒瓶，然后向燒瓶中添加30mL的二氯甲烷，并將0.01mol Irgacure 1173光引發劑和0.01mol的三乙胺溶入到其中，在室溫狀態下對之進行磁力攪拌；其次準備一容器瓶，在容器內裝入20mL的二氯甲烷，然后將0.01 mol全氟辛酰氯溶入到其中，充分攪拌混合；再次，在0～5℃的環境下，將全氟辛酰氯與二氯甲烷的混合溶液緩慢滴入到三口圓底燒瓶中，使之與Irgacure 1173光引發劑、三乙胺溶液發生酰氯化反應。在此過程中應注意控制滴加的速度，通常每2 s向其中滴入1滴，滴加完成后使之在常溫狀態下充分反應（反應時間持續12 h左右），然后經過一系列洗滌、過濾、蒸發處理可得到含氟引發劑1173-F。整個合成過程的化學反應式如（1）所示。

2）含氟引發劑184-F的合成。含氟引發劑184-F的合成與含氟引發劑1173-F的合成在方法和條件控制上基本相同。首先準備一個100 mL的三口圓底燒瓶，然后向燒瓶中添加30mL的二氯甲烷，并將0.01mol Irgacure 184光引發劑和0.01mol的三乙胺溶入到其中，在室溫狀態下對之進行磁力攪拌；其次準備一容器瓶，在容器內裝入20mL的二氯甲烷，然后將0.01 mol全氟辛酰氯溶入到其中，充分攪拌混合；再次，在0～5℃的環境下，將全氟辛酰氯與二氯甲烷的混合溶液緩慢滴入到三口圓底燒瓶中，使之與Irgacure 184光引發劑、三乙胺溶液發生酰氯化反應。然后應用NaOH溶液、HCl溶液、去離子水進行反復清洗，所得溶液經經旋蒸處理后得到白色固體物質，

該物質為含氟引發劑184-F的粗產物。整個合成過程的化學反應式如（2）所示。

2 含氟光引發劑的性能分析

針對上述合成的兩種含氟光引發劑（1173-F和184-F），在對之性能展開研究的過程中，主要應用紅外光譜、展開分析。

2.1 紅外光譜分析

對于不同的化合物來講，其內部構成的官能團存在較大的差異，也因此使得其在紅外譜圖上表現出不一樣的吸收峰。在本次研究中主要采用Nicolet-5700紅外光譜儀檢測含氟光引發劑1173-F和184-F，最后得到圖1和圖2所示的紅外光譜圖。

圖1 含氟光引發劑1173-F和Irgacure 1173的紅外光譜圖

圖2 含氟光引發劑184-F和Irgacure 184的紅外光譜圖

從圖1看出，含氟光引發劑1173-F中的兩個C＝O特征吸收峰分別位于1682.2 cm-1和1773.8 cm-1兩個位置處，其中1682.2 cm-1位置處形成的C＝O特征吸收峰主要為Irgacure 1173中的羰基；其中1773.8 cm-1位置處形成的C＝O特征吸收峰則主要為酯化反應產生的羰基。含氟光引發劑1173-F圖譜中在1200cm-1位置處形成的峰主要為—F伸縮振動引起，由此可以看出整個反應過程基本完成，含氟基團成功合成到Irgacure 1173上面。

從圖2看出，含氟光引發劑184-F中的兩個C＝O特征吸收峰位于1700 cm-1左右的位置處，其中1773cm-1位置處形成的C＝O特征吸收峰主要為Irgacure 184中的OH與酰氯基團發生酯化反應產生羰基，其中1657 cm-1位置處形成的C＝O特征吸收峰主要為Irgacure 184中的羰基。含氟光引發劑184-F圖譜中在1200cm-1位置處形成的峰主要為C—F伸縮振動引起，由此也可以看出整個反應過程基本完成，含氟基團成功合成到Irgacure 784上面。

2.2 光聚合動力學研究

從含氟光引發劑184-F、1173-F、Irgacure 184、Irgacure 1173的光聚合動力學可以看出，含氟光引發劑184-F和1173-F都具有較高的引發效率，但是單從聚合速率來進行分析，Irgacure 1173的光聚合效率相較于含氟光引發劑1173-F更快，Irgacure 184的光聚合效率相較于含氟光引發劑184-F更快。出現這種現象的主要原因可能是含氟引發劑在分布上可能存在不均勻的問題，由此使得其整體轉化率相較于傳統單分子光引發劑有所下降，此外，氟鏈條也會影響到光引發劑裂解后自由基的活性，也正是受此影響使得其聚合速率有所減慢，但從最終的轉化率來看，含氟光引發劑1173-F和184-F的轉化率都達到90%以上，由此也說明合成的1173-F和184-F可作為光引發劑應用。此外，從1173-F和184-F的實際應用來看，其在氧阻聚性能方面也表現出較好的效果，相較于Irgacure 1173、Irgacure 184在應用中能夠獲得更好的效果。

3 結語

綜上所述，隨著當前對光聚合反應應用的不斷深入，相關的研究也不斷增多。含氟光引發劑屬于較為特殊的一類光引發劑類型，主要通過單分子光引發劑進行合成。從此次實際合成研究來看，Irgacure 1173光引發劑和Irgacure 184光引發劑在與全氟辛酰氯進行混合之后，能夠合成含氟光引發劑1173-F和184-F，且性能表現較為優異。