Фотоинициатор - Photoinitiator

Листы большого формата с тонким фотополимерным покрытием, отвержденные УФ-лампой.

А фотоинициатор представляет собой молекулу, которая создает реактивные частицы (свободные радикалы, катионы или же анионы ) при воздействии излучения (УФ или видимого). Синтетические фотоинициаторы - ключевые компоненты в фотополимеры (например, фотоотверждаемые покрытия, адгезивы и зубные пломбы).

Некоторые небольшие молекулы в атмосфере могут также действовать как фотоинициаторы, разлагаясь с образованием свободных радикалов (в фотохимических смог ). Например, диоксид азота в больших количествах производится двигателями внутреннего сгорания, работающими на бензине. НЕТ2 в тропосфера придает смогу коричневую окраску и катализирует производство токсичных наземных озон. Молекулярный кислород (O2) также служит фотоинициатором в стратосфере, распадаясь на атомарный кислород и соединяясь с O2 для образования озона в озоновом слое.

Реакции

Фотоинициаторы могут создавать реактивные частицы разными путями, включая: фотодиссоциация и перенос электронов. В качестве примера диссоциации перекись водорода может подвергаться гомолитическому расщеплению с разрывом связи O-O с образованием двух гидроксильных радикалов.

ЧАС2О2 → 2 · ОН

Определенный азосоединения (Такие как азобисизобутиронитрил ), может также фотолитически расщепляться с образованием двух алкильных радикалов и газообразного азота:

RCH2-N = N-H2CR → 2 RCH2 + N2

Эти свободные радикалы теперь могут вызывать другие реакции.

Атмосферные фотоинициаторы

Перекиси

Перекись водорода, простейшая перекись

Поскольку молекулярный кислород может отщеплять атомы H от определенных радикалов, радикал HOO · создается легко. Этот конкретный радикал может дополнительно абстрагировать атомы H, создавая H2О2, или перекись водорода; пероксиды могут дополнительно фотолитически расщепляться на два гидроксильных радикала. Чаще HOO может реагировать со свободными атомами кислорода с образованием гидроксильного радикала (· OH) и газообразного кислорода. В обоих случаях образующиеся радикалы · ОН могут служить для окисления органических соединений в атмосфере.[1]

ЧАС2О2 → 2 · ОН
HOO · + O → O2 + · ОН
· ОН + СН4 → · CH3 + H2О

Диоксид азота

Двуокись азота, значительный вклад в образование смога

Диоксид азота может также фотолитически расщепляться фотонами с длиной волны менее 400 нм[2] производство атомарного кислорода и оксид азота.

НЕТ2 → НЕТ + О

Атомарный кислород является высокореактивным веществом и может отщеплять атом водорода от чего угодно, включая воду.

O + H2О → 2 · ОН

Диоксид азота можно регенерировать в результате реакции между определенными пероксисодержащими радикалами и NO.

ROO · + NO → NO2 + RO ·

Молекулярный кислород

В стратосфере молекулярный кислород (O2) является важным фотоинициатором, с которого начинается озон -производственный процесс в озоновый слой. Кислород можно фотолизовать в атомарный кислород светом с длиной волны менее 240 нм.[3]

О2 → 2O

Затем атомарный кислород может соединяться с большим количеством молекулярного кислорода с образованием озона.

О + О2 → O3

Однако озон также можно фотолизовать обратно в O и O2.

О3 → O + O2

Кроме того, атомарный кислород и озон могут объединяться в O2.

О + О3 → 2 O2

Этот набор реакций регулирует производство озона и может быть объединен для расчета его равновесной концентрации.

Коммерческие фотоинициаторы и их использование

AIBN

Азобисизобутиронитрил, широко используемый промышленный фотоинициатор, и его распад на два радикала и газообразный азот
Основная статья: Азобисизобутиронитрил

Азобисизобутиронитрил представляет собой белый порошок, часто используемый в качестве фотоинициатора для полимеров на основе винила, таких как поливинил хлорид, также известный как ПВХ. Поскольку этот конкретный фотоинициатор производит газообразный азот (N2) при разложении его часто используют в качестве вспенивателя для изменения формы и / или текстуры пластмасс.

Перекись бензоила

Пероксид бензоила, распространенный фотоинициатор, используемый в производстве пластмасс и в лечении акне.
Основная статья: Перекись бензоила

Пероксид бензоила, как и азобисизобутиронитрил, представляет собой белый порошок, используемый в качестве фотоинициатора в различных коммерческих и промышленных процессах, включая производство пластмасс. Однако, в отличие от AIBN, пероксид бензоила при разложении выделяет газообразный кислород, что также дает этому соединению множество медицинских применений.[4]

При контакте с кожей перекись бензоила распадается с образованием, среди прочего, газообразного кислорода. Газообразный кислород всасывается в поры кожи, где убивает бактерии, вызывающие прыщи. Cutibacterium acnes.

Кроме того, свободные радикалы могут разрушать омертвевшие клетки кожи. Удаление этих мертвых клеток предотвращает закупорку пор и, как следствие, высыпание прыщей.[5]

пример полимеризации акрилата посредством радикального фотоинициирования. Этот тип гидрогеля иногда используется для биосенсоров, поскольку используемые условия относительно белков, что позволяет им захватывать гидрогель, сохраняя при этом функциональность и достаточно пористые, чтобы позволить диффузию небольших молекул. [6]

Камфорхинон

Основная статья: камфорхинон

Камфорхинон (CQ) - фотосенсибилизатор, используемый с аминовой системой, которая генерирует первичные радикалы при облучении светом. Эти свободные электроны затем атакуют двойные связи мономеров смолы, что приводит к полимеризации. На физические свойства отвержденных смол влияет образование первичных радикалов на начальной стадии полимеризации.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ vanLoon, стр. 52–53.
  2. ^ vanLoon, стр. 74–79.
  3. ^ vanLoon, стр. 48–49.
  4. ^ "Перекись бензоила", chemicalland21.com, доступ 29 октября 2009 г.
  5. ^ "Перекись бензоила" В архиве 2010-05-26 на Wayback Machine, http://www.about.com, по состоянию на 29 октября 2009 г.
  6. ^ Ляо К.С., Хоген-Эш Т., Ричмонд Ф.Дж., Марку Л., Клифтон В., Лоеб Г.Е. (2008). «Чрескожный волоконно-оптический датчик для хронического мониторинга глюкозы in vivo» (PDF). Биосенс ​​Биоэлектрон. 23 (10): 1458–65. Дои:10.1016 / j.bios.2008.01.012. PMID  18304798. Архивировано из оригинал (PDF) на 2012-04-26.

Библиография

  • vanLoon, Гэри У .; Даффи, Стивен Дж. (2005). Химия окружающей среды: глобальная перспектива. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. ISBN  0-19-927499-1.