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二苯甲酮和叔胺的光引发体系
发布时间：
2024-08-10 17:24
二苯甲酮是一种常见的夺氢型光引发剂，具有无色或微黄色结晶的外观，在紫外光照射下，二苯甲酮分子从基态吸收能量变为激发态，但由于其分子中的两个苯环导致自由体积较大，产生较大的位阻效应，因此不能直接引发聚合。为了引发聚合反应，二苯甲酮需要夺取供氢体（如叔胺）上的氢原子，把能量传给供氢体，从而生成自由基并引发聚合。
一、二苯甲酮的紫外吸收性能
二苯甲酮的主要吸收波长位于紫外光区域，其最大吸收波长大约在340nm左右。这一特性使得二苯甲酮能够有效吸收中压汞灯等光源发出的紫外光。二苯甲酮类紫外线吸收剂对UV-A、UV-B、UV-C都有一定的吸收作用，但主要吸收UV-A和UV-B波段的紫外线。
二、反应机理
二苯甲酮在紫外光或可见光的照射下，吸收光能后从基态跃迁至激发单线态。随后，通过系间窜跃过程，二苯甲酮进一步跃迁至激发三线态。在激发三线态下，二苯甲酮与含α-H的叔胺（如三乙胺等）发生相互作用，形成激发态复合物。在激发态复合物中，发生电子转移反应。
二苯甲酮得电子后，形成相对稳定的二苯甲醇自由基，同时生成极活泼的胺正离子。生成的二苯甲醇自由基由于两个苯环的共轭作用而保持相对稳定。胺正离子因其酸性增强，很快失去质子，转变为非常活泼的胺烷基自由基。
生成的胺烷基自由基对乙烯基单体（如苯乙烯、丙烯酸酯等）具有很强的加成活性，是引发聚合的主要活性种。二苯甲醇自由基的最终去向有多种可能：两个同样的自由基可能发生歧化反应，生成二苯甲酮和二苯甲醇。它们也可能发生双基偶合作用，生成四苯基频哪醇。也有可能作为聚合终止剂，与链自由基结合，从而终止聚合反应。
三、叔胺
叔胺是一类具有碱性氮原子的有机化合物，这种碱性氮原子使得叔胺在化学反应中能够表现出独特的性质，特别是在光引发体系中。
在二苯甲酮/叔胺光引发体系中，二苯甲酮作为光敏剂，能够在光照下被激发到激发态。当二苯甲酮处于激发态时，它的电子排布变得不稳定，容易与其他分子发生反应。此时，叔胺作为氢供体，与激发态的二苯甲酮发生反应。
这个反应过程中，叔胺的氮原子会失去一个电子，这个电子可能转移给了激发态的二苯甲酮，使得二苯甲酮形成了一个负离子。同时，叔胺自身由于失去了一个电子，形成了一个正离子，并且氮原子上带有一个未成对电子，这个状态被称为激基复合物。激基复合物中的氮原子进一步发生反应，产生一个胺烷基自由基。
这个胺烷基自由基具有高度的反应活性，它非常不稳定，容易与其他分子发生反应。在光引发聚合反应中，这个自由基能够引发单体分子之间的聚合反应，形成高分子化合物。
四、二苯甲酮/叔胺光引发体系的特性
1、高效协同
叔胺作为氢供体，在光照下与激发态的二苯甲酮发生反应，生成具有高度反应活性的胺烷基自由基。这种自由基能够高效地引发聚合反应，提高光固化效率和固化质量。二苯甲酮与叔胺的配合使用能够产生显著的协同作用，使得该体系在光固化反应中表现出优异的性能。
2、抗氧阻聚功能
叔胺在二苯甲酮/叔胺光引发体系中的抗氧阻聚功能是非常重要的一个特点。在光固化过程中，氧气是一个常见的干扰因素，它可以通过与自由基反应来终止自由基链式聚合，从而降低固化速率和固化度，甚至导致固化不完全。这种现象被称为“氧阻聚”。
叔胺作为该体系中的一部分，不仅作为氢供体与激发态的二苯甲酮发生反应以生成自由基，还通过其特定的化学性质来对抗氧阻聚现象。叔胺能够捕获并稳定自由基，从而减少它们与氧气反应的机会。此外，叔胺还可能通过形成氮氧化物来消耗体系中的氧气，进一步降低氧阻聚的影响。因此，叔胺的存在可以有效地抑制氧气的阻聚作用，提高光固化反应的稳定性和效率。
五、结语
二苯甲酮/叔胺光引发体系作为夺氢型光引发剂中的一种典型代表，光固化技术中占据了重要地位。该体系通过二苯甲酮作为光敏剂与叔胺作为助引发剂的完美结合，展现了出色的协同作用。这种协同不仅极大地提升了光引发效率，使得自由基生成更为迅速且稳定，还促进了聚合反应的顺利进行，确保了固化产物的优异性能，在多个领域展现出了广阔的应用前景。
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