并吡咯可见光引发剂的合成及其光化学应用研究

作     者：刘聪聪 

作者单位：天津理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：薛松;彭久合

授予年度：2022年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：光聚合 光引发剂 并吡咯 可见光 双组分 

摘      要：光引发剂是光聚合体系的重要组成成分,在光源照射下它通过化学反应产生活性种引发光聚合。光聚合使用的传统光源为汞灯,但是,由于汞污染对环境和生物安全的危害,汞灯的使用受到限制;相比汞灯,可见光发光二极管(LED)更加节能,环境友好。由此,开发吸收波长与LED可见光源匹配的、并具有良好引发效率的光引发剂具有重要研究意义。吡咯并[3,2-b]吡咯是10-π电子杂环,有优越的光电性质,10电子结构给电子能力强,有可能产生不同的光化学性质。之前研究1,4-二(4-溴苯基)-2,5-二(4-(硝基)苯基)-1,4-二氢吡咯[3,2-b]吡咯,其在紫外波长下有引发活性,将取代基由硝基替换为三氟甲基,解决了不能在可见光下进行引发的问题,且其为双官能自由基引发剂,可以深入研究双官能引发剂在光聚合体系中与丙烯酸酯单体相互作用的影响,还可以与其他光引发剂组成双组份体系发挥协同作用。为今后设计优化获得高性能并吡咯光引发剂提供理论依据和实验基础。(1)合成了一种以吡咯为母核的双官能度光引发剂1,4-二(4-溴苯基)-2,5-二(4-(三氟甲基)苯基)-1,4-二氢吡咯[3,2-b]吡咯(PyBF)。利用紫外-可见吸收光谱仪测试了引发剂PyBF的吸光能力,迁移性。发现其吸光能力高,吸收峰在256 nm和368 nm,最大摩尔消光系数为333600 L·mol·cm其迁移性远低于市面上的TPO引发剂。PyBF具有优秀的热稳定性,热分解温度在340℃以上。(2)研究了三种含PyBF不同光聚合体系PyBF/PEGDA、PyBF/TMPTA、PyBF/TPO/PEGDA以及三种PyBN/PEGDA、PyBN/TPO/PEGDA、TPO/PEGDA对比体系。通过与商用引发剂二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦(TPO)组成双组分引发体系,发现PyBF和TPO之间能发生光电子转移,在405 nm光源照射下,当TPO与PyBF含量比为1:0.5时,协同引发PEGDA,获得最大凝胶率接近100%。0.5wt%PyBF/1wt%TPO/PEGDA组分的表面抗收缩性最好。(3)对比了PyBF/PEGDA、PyBN/PEGDA两体系形成光固化水凝胶的能力,获得了PyBN/PEGDA水凝胶。并吡咯光引发剂制备的水凝胶,具有弹性,能承受大的应变。且并吡咯光引发剂制备的水凝胶为溶胀可控型水凝胶。本论文设计合成的含氟原子的并吡咯化合物在光敏材料中具有广阔的应用前景,为新型高效引发剂的设计合成提供了一定实验基础。