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在近紫外和LED辐照下用于自由基和阳离子光聚合的新型光引发剂

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在近紫外和LED辐照下用于自由基和阳离子光聚合的新型光引发剂


    发光二极管(LEDs)由于其相对于传统汞灯的一些优势,包括更好的光输出、更高的操作效率和更低的成本,在光聚合中收到了越来越多的关注,并且表现出了强大的潜力。但是现在商业化的光引发剂(如二苯甲酮、2,2-二甲氧基-1,2-二苯乙酮(即Irgacure651)等)通常都在传统的UV波段(300−370nm)表现出好的吸收,而在380nm以上的波段表现出很差的光吸收性能。如果要将LED成功地应用到光聚合反应中,设计和开发具有更好吸收波长和更优秀光化学性能的光引发剂是其中一个非常重要的因素。

    来自法国Institut de Science des Matériaux de MulhouseIS2M的Jing Zhang等人开发了三款能够用于近紫外及LED紫外的新型光引发剂,即(2,2'-bithiophen-5-yl)(4-(N,N'-dimethylaminophenyl)ketone(THBP),5,10-dimethoxybenzo[j]fluoranthene (NANA)和6,6'-(((1E,1'E)-(2,5-bis(octyloxy)-1,4-phenylene)bis(ethene-2,1-diyl))bis(4,1-phenylene))bis(1,3,5-triazine-2,4-diamine)(T1)。当将它们组成复合光引发剂(在碘�f盐(或同时用N-乙烯基咔唑)或胺/卤代烷烃组合)时,对于环氧的阳离子聚合或者空气状态下甲基丙烯酸酯的自由基聚合,表现出了十分优秀的引发能力。

图1 本研究中光引发剂(THBP, NANA和T1)的化学结构示意图

图2 本研究中所使用的助剂和单体的化学结构示意图

    THBP或NANA在乙腈中,以及T1在N,N-二甲基甲酰胺中的吸收光谱如图3所示。对于THBP和NANA,最大吸收都在UV光范围内(即,对THBP,λ

max

 = 381nm,ε381nm~29400M

−1

cm

−1

;对NANA,λ

max

 = 387nm,ε387nm~6700M

−1

cm

−1

);对于T1,它表现出了更好的光吸收(即,λ

max

 = 416nm,ε416nm~70400M

−1

cm

−1

)。这三个光引发剂对近紫外和LED,以及汞灯的发射光谱都表现出了不错的匹配。

图3 THBP或NANA在乙腈中,以及T1在N,N-二甲基甲酰胺中UV−vis吸收光谱

    对于THBP,其优秀的吸收性能和HOMO→LUMO电荷位移跃迁密切相关。HOMO和LUMO分别表示最高占据分子轨道和最低未占分子轨道。

    对于NANA,同样观察到了HOM....


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