二(三羟甲基丙烷)四丙烯酸（Di-Trimethylolpropane Tetraacrylate，简称Di-TMPTA）是一种多官能团丙烯酸酯单体，其CAS号为94108-97-1。该化合物由二(三羟甲基丙烷)与丙烯酸反应制得，具有四个丙烯酰基官能团，分子式为C₁₉H₂₈O₈。Di-TMPTA广泛应用于紫外光固化（UV-curing）体系中，包括涂料、油墨、粘合剂和3D打印树脂等。其主要优势在于高反应性和良好的机械性能，能形成高交联密度的聚合物网络，提供优异的硬度、耐磨性和化学耐受性。然而，由于原料供应波动、成本上升或特定应用中的毒性担忧（如皮肤致敏性），寻找合适的替代品已成为化学工业中的常见需求。
从化学专业角度看，选择替代品需考虑分子结构相似性、官能团密度、粘度、折射率和聚合特性。Di-TMPTA的官能团数值为4，平均分子量约408 g/mol，粘度约500-1000 mPa·s（25°C），这些参数是评估替代品的基准。
替代品的必要性
在UV固化配方中，Di-TMPTA常作为活性稀释剂使用，但其潜在皮肤刺激性和高挥发性可能限制在某些低VOC（挥发性有机化合物）环保法规下的应用。此外，全球供应链中断或价格波动（如丙烯酸单体价格上涨）促使从业者探索替代方案。理想替代品应维持相似的固化速度（通过自由基聚合机制）、网络密度和最终涂层的Tg（玻璃化转变温度），同时降低毒性或改善相容性。下面从结构、性能和应用角度，列出几种常见替代品。
主要替代品推荐
1. 五羟甲基乙烷四丙烯酸酯 (Pentaerythritol Tetraacrylate, PETA)
CAS号：4986-89-4
分子式：C₁₇H₂₀O₈，分子量352 g/mol
结构特点：PETA由五羟甲基乙烷（季戊四醇）与丙烯酸酯化而成，具有四个丙烯酰基，类似于Di-TMPTA的四官能结构，但支链更紧凑，导致更高刚性。
性能比较：粘度约500-600 mPa·s，固化速度与Di-TMPTA相当（在汞灯下，剂量100-200 mJ/cm²即可实现表面干）。PETA提供更高的硬度和刮擦抵抗性，但脆性稍强，可能需与柔性单体（如HDDA）复配使用。毒性较低（LD50 >5000 mg/kg），挥发性也较小。
应用建议：适用于高耐久性UV油墨和光学涂层。在配方中，可直接替换Di-TMPTA的20-50 wt%，但需调整光引发剂（如Irgacure 184）用量以优化交联密度。实际测试中，PETA体系的拉伸强度可达Di-TMPTA的1.1-1.2倍。
优缺点：优点是成本较低（约Di-TMPTA的80%），缺点是潜在皮肤致敏性仍需注意防护。
2. 二五羟甲基乙烷六丙烯酸酯 (Dipentaerythritol Hexaacrylate, DPHA)
CAS号：29590-82-1
分子式：C₃₃H₄₈O₁₂，分子量576 g/mol
结构特点：DPHA是PETA的二聚体，具有六个丙烯酰基，提供更高官能团密度，类似于Di-TMPTA但交联更密集。
性能比较：粘度较高（约5000-10000 mPa·s），需与其他低粘度单体（如TPGDA）稀释。固化后Tg可达80-100°C，高于Di-TMPTA的60-80°C，导致更硬的涂层。反应性强，适合高速度印刷，但可能增加收缩率（2-5%）。
应用建议：在3D打印或电子封装中作为Di-TMPTA的升级替代，替换比例为15-30 wt%。实验显示，DPHA配方在耐热性上优于Di-TMPTA 20%，但柔韧性需通过添加增韧剂改善。环保方面，DPHA的生物降解性更好。
优缺点：优点是增强机械强度，缺点是高粘度可能影响流变性，需优化配方。
3. 三羟甲基丙烷三丙烯酸酯 (Trimethylolpropane Triacrylate, TMPTA)
CAS号：15625-89-5
分子式：C₁₅H₂₀O₆，分子量296 g/mol
结构特点：TMPTA是Di-TMPTA的前体单体，三官能结构，支链类似但官能团较少。
性能比较：粘度约50-100 mPa·s，更易流动；固化速度中等，网络密度低于Di-TMPTA，导致涂层稍柔软（Shore D硬度70-80 vs. Di-TMPTA的85）。挥发性与Di-TMPTA相似，但整体毒性更低，适合敏感应用。
应用建议：作为经济型替代，替换Di-TMPTA的30-60 wt%，常用于木器漆和柔性包装油墨。光聚合实验表明，TMPTA体系的附着力可通过表面改性匹配Di-TMPTA。价格优势明显（约50-70%成本）。
优缺点：优点是低成本和高相容性，缺点是交联密度不足，可能需增加用量以维持性能。
4. 乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯 (Ethoxylated Trimethylolpropane Triacrylate, ETMPTA)
CAS号：28961-43-5（以3EO为例）
分子式：变体，如C₂₁H₃₂O₉（3EO），分子量约440 g/mol
结构特点：在TMPTA基础上引入乙氧基（EO）链，提高亲水性和柔性，三官能团。
性能比较：粘度200-500 mPa·s，固化后收缩率低（<3%），Tg约50-70°C，比Di-TMPTA更柔韧。反应性稍慢，但低刺激性使其符合REACH法规。
应用建议：理想用于水性UV体系或个人护理产品涂层，替换比例40-70 wt%。在配方中，ETMPTA可改善Di-TMPTA的湿润性，实验Tg匹配度达90%。适合低VOC需求。
优缺点：优点是生物相容性好，缺点是EO链可能略微降低耐化学性。
选择替代品的化学考虑
从专业视角，替代品筛选需基于热重分析（TGA）和差示扫描量热（DSC）数据评估热稳定性和聚合焓（ΔH ≈ 300-400 J/g for acrylates）。例如，Di-TMPTA的ΔH为350 J/g，替代品应接近以保持固化效率。同时，考虑折射率（1.47-1.50）和黄变指数，在光学应用中至关重要。兼容性测试（如FTIR监测双键转化率 >90%）是必备步骤。环境因素下，优先低单体（如<1%未反应丙烯酰基）的替代品以减少迁移风险。此外，成本-性能平衡是关键：PETA/TMPTA适合大规模生产，DPHA/ETMPTA用于高端定制。
结语
二(三羟甲基丙烷)四丙烯酸的替代品众多，如PETA、DPHA、TMPTA和ETMPTA，能根据具体应用（如硬度 vs. 柔韧性）灵活选择。这些选项在保持UV固化核心性能的同时，提供成本或安全优化。化学从业者应通过小规模实验验证配方稳定性，并参考供应商数据。若涉及特定法规或专利，建议咨询专业实验室进行全面评估，以确保工业可行性。