2结果与讨论

2.1丙烯酸酯改性桐油基衍生物的合成

2.1.1桐油酸酐的合成

桐油中的共轭不饱和键与马来酸酐易发生Diels-Alder（D-A）反应，生成桐油酸酐，反应条件对产物的分布具有重要影响。由于桐油为混合物，每分子中有3条不饱和链，控制MA的加入量及反应条件，可以控制桐油二酸酐（TM2）和桐油三酸酐（TM3）的形成。文献报道大多数桐油和马来酸酐反应以有机锡为催化剂，经过研究发现，温度对马来酸酐与桐油反应影响较大，温度低反应很慢，有机锡催化剂并不能明显降低反应温度。在无催化剂的条件下，以红外光谱跟踪80℃、100℃、120℃及140℃下桐油与3倍量的马来酸酐反应的情况，结果表明80℃下反应缓慢，100℃反应1h后桐油的共轭三键的红外吸收峰几乎完全消失，反应程度能达到96%。桐油及桐油酸酐的FTIR如图1所示，991cm–1为桐油共轭三键的面外弯曲振动红外吸收峰，两倍量马来酸酐与桐油反应的产物（TM2）中991cm–1的吸收峰明显减弱但未消失，3倍量马来酸酐与桐油反应的产物中该峰完全消失，说明桐油分子上的共轭三键可以同马来酸酐反应形成三酸酐TM3。

图1桐油、TM2和TM3的红外光谱图

桐油及桐油酸酐的1H NMR见图2，从图中可以看出，随着加成反应的进行，桐油中的烯键上的氢信号（8～13），TM2烯键上的氢信号（11～17）及TM3烯键上的氢信号（11～13）明显减弱，峰型也发生很大变化。依据图2(b)中的各峰积分面积比例确定桐油与两个马来酸酐反应形成TM2，进一步与马来酸酐反应，共轭三烯的氢信号[图2(b)中14～17]完全消失。由于桐油结构较复杂，1H NMR归属较困难，TM 2经1H-1H COSY谱（图3）分析，从图3中可以看出，信号3和6相关，为甘油酯紧连的两个亚甲基氢；6′和8相关，为新生成的六元环相邻的两个氢；5和5′分别与12和12′相关，7和13、13′相关，9和10相关，11和14相关，14和17相关，12、17与15、16相关。结合图2(b)、图2(c)中信号7、8、9的积分比例分别为1∶2∶2及3∶6∶4，及TM2的1H-1H COSY谱分析，TM2及TM3结构各质子信号归属如图2所示。

2.1.2丙烯酸酯改性桐油及衍生物的合成

在100℃以三乙胺为催化剂，桐油三酸酐与甲基丙烯酸β羟乙酯以摩尔比1∶1、1∶2、1∶3反应1.5h后，选择性地合成了桐油三酸酐单β羟乙酯（TM3H1），桐油三酸酐二β羟乙酯（TM3H2）和桐油三酸酐三β羟乙酯（TM3H3），产物经红外光谱和核磁共振氢谱表征。桐油三酸酐与3倍甲基丙烯酸β羟乙酯反应前后的FTIR如图4所示，加入HEMA时，体系中在3508cm–1的羟基吸收峰，1848cm–1、1778cm–1、1035cm–1的酸酐特征吸收峰反应后几乎消失，说明甲基丙烯酸β羟乙酯中的羟基与酸酐完全反应，生成了目标产物TM3H3。

2.2多子乳化剂表面张力测试

将桐油三酸酐和桐油三酸酐与甲基丙烯酸β羟乙酯反应后的产物TM3H1及TM3H2水解，形成羧基官能团数为4～6的丙烯酸酯改性的桐油基衍生物，TM3H3含有3个羧基。将羧酸改性的桐油用碱等当量中和，形成含3～6个羧酸钠基团的桐油基衍生物，简称为3～6子乳化剂。桐油及乳化剂的表面张力测试结果如图5所示，与纯水（实测表面张力69mN/m）相比，4种多子乳化剂均能降低水的表面张力。表面张力随其浓度的增加而下降，当乳化剂浓度大于2.5mmol时，溶液的表面张力随浓度的变化趋于平稳，逐渐接近水平。乳化剂浓度为1.5mmol/L时，3～6子乳化剂表面张力分别为50.2mN/m、48.8mN/m、47.2mN/m和45.2mN/m。

图2桐油、TM2、TM3的1H NMR图

图3桐油二酸酐TM2的二维核磁图

图4 TM3与HEMA混合物反应前后红外对比图

图5多子乳化剂的表面张力-浓度曲线

桐油基衍生物钠盐的表面张力、CMC值测定、乳液稳定性、固化膜性能测试（一）

桐油基衍生物钠盐的表面张力、CMC值测定、乳液稳定性、固化膜性能测试（二）

桐油基衍生物钠盐的表面张力、CMC值测定、乳液稳定性、固化膜性能测试（三）