- •Лекции «Молекулярная Фотоника» Лекция 12. Фотополимеризация
- •1. Фотогенерирование свободных радикалов
- •Фотофрагментация
- •Отрыв атома водорода
- •1. Антрахинон и тетрагидрофуран
- •1.3. Реакция с карбонилами переходных металлов
- •2. Зарождение цепи
- •Продолжение (развитие) цепи
- •Обрыв цепи
- •Ингибирование
- •6. Фотосенсибилизация
- •6.3. Фотосенсибилизация красителями
- •Кинетика фотополимеризации
Продолжение (развитие) цепи
RM + M RM2
. .
. .
. .
RMn-1 + M RMn ,
Обрыв цепи
Происходит в результате
а) Рекомбинации
RM + RM RM-MR
б) Диспропорционирования
RMnН + RMnН RMnН2 + RMn
Ингибирование
Ингибирование - реакция, в которой активные центры вступают в реакцию с ингибиторами, что приводит к замене активных свободных радикалов, продолжающих цепь, на малоактивные, неспособные к продолжению цепи
RMn + QH RMnН + Q.
RMn + O2 RMnOO
6. Фотосенсибилизация
Физический механизм сенсибилизации
Sen 1Sen* ,
1Sen* 3Sen , ST
3Sen + А Sen + 3А , kTT
3Sen Sen, ks
3А R , kreac
3А А, kA (1/А)
kTT[A] kreac
= ST () ( ) - квантовый выход сенсиб-ии
ks + kTT[A] kA + kreac
Химический механизм сенсибилизации (для окисл.-восст. реакций)
3Sen + B Sen-. + B+.
3Sen + C Sen+. + C-.
B+. R
C-. R ,
где B+. и C-. - активаторы фотохимической реакции.
6.3. Фотосенсибилизация красителями
Для получения свободных радикалов при фотофрагментации используется УФ-излучение, так как молекулы инициаторов обычно поглощают свет УФ-области. Однако для проведения фотореакции можно использовать также видимое излучение, но в этом случае свет поглощается молекулами сенсибилизатора. Облучаемая композиция состоит из сенсибилизатора Sen, донора атома водорода или электрона DH и кислорода. Следующие реакции составляют механизм фотосенсибилизации:
h
Sen 1Sen* ,
1Sen* 3Sen ,
3Sen + HD HSen. + D.
В качестве инициирующего полимеризацию вещества выступает радикал D. донора. Семихинонный радикал HSen. сенсибилизатора обычно проявляет меньшую реакционную способность при инициировании полимеризации и вступает в реакцию диспропорционирования, частично регенерируя сенсибилизатор:
2 HSen. Sen + H2Sen
Помимо этой реакции, регенерация сенсибилизатора происходит в результате взаимодействия HSen. и H2Sen с кислородом воздуха
HSen. + О2 Sen + HOO. ,
H2Sen + О2 Sen + H2O2
Таблица
Красители - фотосенсибилизаторы
Класс красителей- сенсибилизаторов |
Краситель |
Длина волны максимума поглощения, нм |
Ксантеновый |
|
460 |
Тиазиновый |
|
645 |
Акридиновый |
460 |
Примеры:
1. Красители- сенсибилизаторы + ароматические соли диазония
3Dye + Dye+. + R-N=N.
R-N=N. R. + N2
R. + M RM.
Красители- сенсибилизаторы + галогенсодержащие углеводороды
3Dye + CH2Br2 Dye+. + CH2Br2-.
CH2Br2-. CH2Br . + Br-
CH2Br . + M R.
Полиметиновые красители-сенсибилизаторы + трифенилбутил борат
(1Dye+)*... Ph3BBu- Dye. + Ph3BBu.
Ph3BBu. Ph3B + Bu.