含氟光引发剂的合成及其性能研究

杨文杰，徐俊阁，王 震，石智铭

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

1 含氟光引发剂的合成

1.1 合成原理

在含氟引发剂1173-F和184-F的合成中，分别采用Irgacure1173光引发剂和Irgacure184光引发剂，然后将之分别与全氟辛酰氯进行混合，在特定的环境下发生酰氯化反应，从而完成合成过程。

1.2 合成过程分析

1）含氟引发剂1173-F的合成。首先准备一个100 mL的三口圆底烧瓶，然后向烧瓶中添加30mL的二氯甲烷，并将0.01mol Irgacure 1173光引发剂和0.01mol的三乙胺溶入到其中，在室温状态下对之进行磁力搅拌；其次准备一容器瓶，在容器内装入20mL的二氯甲烷，然后将0.01 mol全氟辛酰氯溶入到其中，充分搅拌混合；再次，在0～5℃的环境下，将全氟辛酰氯与二氯甲烷的混合溶液缓慢滴入到三口圆底烧瓶中，使之与Irgacure 1173光引发剂、三乙胺溶液发生酰氯化反应。在此过程中应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温状态下充分反应（反应时间持续12 h左右），然后经过一系列洗涤、过滤、蒸发处理可得到含氟引发剂1173-F。整个合成过程的化学反应式如（1）所示。

2）含氟引发剂184-F的合成。含氟引发剂184-F的合成与含氟引发剂1173-F的合成在方法和条件控制上基本相同。首先准备一个100 mL的三口圆底烧瓶，然后向烧瓶中添加30mL的二氯甲烷，并将0.01mol Irgacure 184光引发剂和0.01mol的三乙胺溶入到其中，在室温状态下对之进行磁力搅拌；其次准备一容器瓶，在容器内装入20mL的二氯甲烷，然后将0.01 mol全氟辛酰氯溶入到其中，充分搅拌混合；再次，在0～5℃的环境下，将全氟辛酰氯与二氯甲烷的混合溶液缓慢滴入到三口圆底烧瓶中，使之与Irgacure 184光引发剂、三乙胺溶液发生酰氯化反应。然后应用NaOH溶液、HCl溶液、去离子水进行反复清洗，所得溶液经经旋蒸处理后得到白色固体物质，

该物质为含氟引发剂184-F的粗产物。整个合成过程的化学反应式如（2）所示。

2 含氟光引发剂的性能分析

针对上述合成的两种含氟光引发剂（1173-F和184-F），在对之性能展开研究的过程中，主要应用红外光谱、展开分析。

2.1 红外光谱分析

对于不同的化合物来讲，其内部构成的官能团存在较大的差异，也因此使得其在红外谱图上表现出不一样的吸收峰。在本次研究中主要采用Nicolet-5700红外光谱仪检测含氟光引发剂1173-F和184-F，最后得到图1和图2所示的红外光谱图。

图1 含氟光引发剂1173-F和Irgacure 1173的红外光谱图

图2 含氟光引发剂184-F和Irgacure 184的红外光谱图

从图1看出，含氟光引发剂1173-F中的两个C＝O特征吸收峰分别位于1682.2 cm-1和1773.8 cm-1两个位置处，其中1682.2 cm-1位置处形成的C＝O特征吸收峰主要为Irgacure 1173中的羰基；其中1773.8 cm-1位置处形成的C＝O特征吸收峰则主要为酯化反应产生的羰基。含氟光引发剂1173-F图谱中在1200cm-1位置处形成的峰主要为—F伸缩振动引起，由此可以看出整个反应过程基本完成，含氟基团成功合成到Irgacure 1173上面。

从图2看出，含氟光引发剂184-F中的两个C＝O特征吸收峰位于1700 cm-1左右的位置处，其中1773cm-1位置处形成的C＝O特征吸收峰主要为Irgacure 184中的OH与酰氯基团发生酯化反应产生羰基，其中1657 cm-1位置处形成的C＝O特征吸收峰主要为Irgacure 184中的羰基。含氟光引发剂184-F图谱中在1200cm-1位置处形成的峰主要为C—F伸缩振动引起，由此也可以看出整个反应过程基本完成，含氟基团成功合成到Irgacure 784上面。

2.2 光聚合动力学研究

从含氟光引发剂184-F、1173-F、Irgacure 184、Irgacure 1173的光聚合动力学可以看出，含氟光引发剂184-F和1173-F都具有较高的引发效率，但是单从聚合速率来进行分析，Irgacure 1173的光聚合效率相较于含氟光引发剂1173-F更快，Irgacure 184的光聚合效率相较于含氟光引发剂184-F更快。出现这种现象的主要原因可能是含氟引发剂在分布上可能存在不均匀的问题，由此使得其整体转化率相较于传统单分子光引发剂有所下降，此外，氟链条也会影响到光引发剂裂解后自由基的活性，也正是受此影响使得其聚合速率有所减慢，但从最终的转化率来看，含氟光引发剂1173-F和184-F的转化率都达到90%以上，由此也说明合成的1173-F和184-F可作为光引发剂应用。此外，从1173-F和184-F的实际应用来看，其在氧阻聚性能方面也表现出较好的效果，相较于Irgacure 1173、Irgacure 184在应用中能够获得更好的效果。

3 结语

综上所述，随着当前对光聚合反应应用的不断深入，相关的研究也不断增多。含氟光引发剂属于较为特殊的一类光引发剂类型，主要通过单分子光引发剂进行合成。从此次实际合成研究来看，Irgacure 1173光引发剂和Irgacure 184光引发剂在与全氟辛酰氯进行混合之后，能够合成含氟光引发剂1173-F和184-F，且性能表现较为优异。