木質素基光引發劑及其制備方法與彈性體中的應用與流程

本發明涉及一種木質素基光引發劑，具體涉及一種木質素基光引發劑及其制備方法與光固化應用。

背景技術：

1、光固化技術是一種通過使用紫外光或可見光來引發化學反應，可將涂層、油墨、膠黏劑等材料從液態或半固態狀態迅速固化為固態的過程。該技術主要應用于印刷、涂裝、膠黏劑、3d打印等領域，其優勢包括快速固化、低揮發性有機物(vocs)排放、環保和高效生產。

2、光固化體系是一種通過紫外光或可見光引發的聚合反應，將涂層或印刷油墨等材料從液態或半固態狀態迅速固化為固態。這種體系通常包括光敏單體、光引發劑和輔助劑等組分。其中光引發劑是光固化技術的關鍵組成部分，通常是一種能夠在特定波長范圍內吸收光的物質，例如，含有芳香環結構或其他光敏感基團的化合物。但傳統光引發劑通常是小分子化合物，容易揮發，這可能導致在儲存或使用過程中引發劑的揮發損失，降低了光固化的效率，甚至使體系的光固化性能不穩定。此外，其合成過程中的毒性、環境影響和高成本等問題引發了對更具綠色可持續性的替代品的需求。

3、木質素，作為植物細胞壁的主要成分，具有天然的抗氧化性以及可再生的特性，其豐富的芳香環和羥基官能團，使得木質素能夠吸收紫外和可見光譜范圍內的光，在受光照射時發生光化學反應。此外，還可通過生物、物理和化學等改性技術，能夠被賦予更多新的功能。因此，致力于木質素改性制備木質素基大分子光引發劑，探索其在光固化領域的潛在應用具有重要意義。

4、為了克服傳統引發劑的上述弊端，中國專利cn?110746523?a公開了一種木質素基大分子光引發劑及其制備方法和應用，該技術通過多步反應在木質素結構上同時修飾接枝了助溶性基團和裂解型光引發劑基團賦予了木質素新的結構與性能；中國專利cn110857336?a公開了一種可聚合木質素基大分子引發劑及其制備方法和應用，該技術通過多步反應將助溶性基團、光引發劑基團和不飽和雙鍵基團同時引入木質素結構中。上述兩種發明技術均使其既能在水和常規有機溶劑中具有溶解性和的光引發活性，可在紫外-可見光源下引發不飽和雙鍵發生自由基聚合反應。可見木質素基光引發劑的設計和合成中，解決木質素相容性，選擇合適的光敏感基團并將其引入木質素結構，是關鍵的一步。然而上述這些方法可能包括選擇昂貴的光敏基團、多步反應和復雜的合成路徑，導致制備過程的復雜性和成本的增加。因此，當前研究的重點之一是簡化制備步驟，以提高合成效率，同時保持對光引發劑性能的精確控制具有重要意義。

技術實現思路

1、為解決現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種木質素基光引發劑及其制備方法與應用。

2、為了實現上述目標，本發明采用如下的技術方案：

3、一種木質素基光引發劑，木質素酯化衍生物，結構式如下：

4、

5、r為烷烴或不飽和烴等基團。

6、上述的木質素基光引發劑的制備方法包括以下步驟：

7、a1、木質素在良溶劑中充分溶解；

8、a2、將一定摩爾比的酯化試劑、催化劑加入上述木質素溶液中進行酯化反應，反應結束后在過量的去離子水中沉淀、洗滌、烘干得到木質素酯類衍生物。

9、進一步的，上述步驟a1中木質素和良溶劑的質量比為1：5～20；溶解溫度為室溫；

10、所述良溶劑為四氫呋喃、乙酸乙酯、甲苯、n,n-二甲基甲酰胺、離子液體和低共熔溶劑中的任一種。

11、進一步的，上述步驟a2中木質素和酯化試劑的摩爾比為1：1～2；反應溫度為0～120℃，反應時間為1～8h；

12、所述木質素為木質素硫酸鹽、堿木質素、酶解木質素、有機溶劑木質素中的任一種；

13、所述的酯化試劑為乙酸酐、丙酰氯、丁酰氯和十二酰氯，2-溴代異丁基酰溴和α-溴苯乙酸等中的任一種；

14、所述的催化劑為吡啶、三乙胺和4-二甲氨基吡啶等中的任一種；

15、一種uv光固化無溶劑木質素基彈性體，制備方法包括以下步驟：

16、將上述的引發劑，加至一定質量的丙烯酸酯混合、攪拌，氮氣吹掃后，使用紫外光照射引發單體聚合，反應一定時間后，得到無溶劑型木質素基彈性體；

17、進一步的，所述丙烯酸酯單體和光引發劑的質量比為100：0.1～1；

18、進一步的，所述丙烯酸酯單體為丙烯酸正丁酯、丙烯酸異冰片酯、丙烯酸羥乙酯、丙烯酸、季戊四醇三丙烯酸酯、二縮三丙二醇二丙烯酸酯、n-羥乙基丙烯酰胺、聚乙二醇二丙烯酸酯等中的任一種；

19、進一步的，所述步驟中的紫外光固化的光照強度為50～100mw?cm-2，光照反應時間為1～10min。

20、進一步的，上述彈性體的厚度為0.5～1mm。

21、本發明的有益之處在于：

22、本發明提供一種木質素酯類衍生物，在常規溶劑和丙烯酸酯單體中具有較好的溶解性，可以作為自由基聚合光引發劑，從而進一步提高木質素的附加值，擴大其應用范圍。

23、制備光引發劑的方法簡單、溫和及綠色高效，有效解決了現有制備大分子光引發劑耗時長、不可再生和遷移率高等問題，具有很強的實用性和廣泛的適用性。

24、以木質素基光引發劑制得一種uv紫外光固化無溶劑型彈性體，綜合了丙烯酸酯、無溶劑、uv紫外光固化、低遷移率的優點，使其與傳統光引發劑相比所制成的彈性體，在應力、應變和韌性方面均有提升，可滿足日常彈性體對于環保、無溶劑、固化快速、強度高和引發劑遷移率低的需求。

技術特征：

1.一種木質素基光引發劑，為木質素基酯類衍生物，其特征在于，結構式如下：

2.一種如權利要求1所述的木質素基光引發劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

3.根據權利要求2所述的木質素基光引發劑的制備方法，其特征在于，所述步驟a2中木質素和酯化試劑的摩爾比為1：1～2；反應溫度為0～120℃，反應時間為1～8h；

4.一種如權利要求1所述的木質素基光引發劑在uv固化無溶劑型彈性體中的應用。

5.根據權利要求4所述的應用，其特征在于：所述uv固化無溶劑型彈性體包含：木質素基光引發劑和丙烯酸酯硬單體，丙烯酸酯硬單體和木質素基光引發劑的質量比為100：0.1～1。

6.一種uv光固化無溶劑型木質素基彈性體的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

7.根據權利要求6所述的uv光固化無溶劑型木質素基彈性體的制備方法，其特征在于，所述步驟b2中丙烯酸酯硬單體和木質素基光引發劑的質量比為100：0.1～1；

8.根據權利要求7所述的uv光固化無溶劑型木質素基彈性體的制備方法，其特征在于，所述步驟中的紫外光固化的光照強度為50～100mw?cm-2，光照反應時間為3～10min。

技術總結
本發明提供一種木質素基光引發劑的制備方法與光固化應用，將木質素溶解在良溶劑體系中，與乙酸酐，丙酰氯，丁酰氯,2?溴代異丁基酰溴，α?溴苯乙酸等酯化試劑進行酯化反應，將酯基官能團引入木質素分子結構中，得到木質素酯類衍生物。以該木質素酯類衍生物可作為光引發劑，與丙烯酸酯類單體進行復合，在光引發體系下合成UV固化無溶劑型彈性體。本發明的木質素酯類衍生物可作為UV光引發劑，提高木質素的附加值，擴大其應用范圍。木質素酯類衍生物作為引發劑，引發效率高，遷移率低等優點，用于制備彈性體滿足環保、無溶劑、固化快速等需求。

技術研發人員：王基夫,羅通,謝孝文,儲富祥
受保護的技術使用者：中國林業科學研究院林產化學工業研究所
技術研發日：
技術公布日：2024/3/27