光引发剂作用机理

1. 定义与基本原理

光引发剂（Photoinitiator）是光引发聚合反应中关键的化学物质，它通过吸收光能而产生自由基或其他活性物种，从而引发单体或预聚物的聚合反应。光引发剂广泛应用于油墨、涂料、粘合剂、电子、医学和光伏领域等。

2. 作用机理

光引发剂的作用机理主要分为以下几个步骤：

1. 光吸收: 光引发剂分子吸收光能，从基态跃迁到激发态。激发态分子通常具有较高的能量，不稳定，容易发生化学反应。

2. 能量传递: 激发态分子通过一级或二级能量转移机制与单体或预聚物分子碰撞，将能量传递给它们。能量转移导致单体或预聚物分子从基态跃迁到激发态。

3. 自由基产生: 激发态的单体或预聚物分子发生分解或异构化反应，产生自由基。自由基是具有未成对电子的原子或分子片段，具有很高的化学活性。

4. 聚合反应: 自由基与单体或预聚物分子发生聚合反应，生成聚合物链。聚合反应可以是链增长反应或逐步增长反应。

5. 链终止: 聚合反应可以通过各种途径终止，例如，自由基与自由基偶联、自由基与抑制剂反应、自由基与氧气反应等。链终止导致聚合物链的生成终止，形成具有特定分子量的聚合物。

3. 常见的光引发剂类型

根据其化学结构和激发态的性质，光引发剂可以分为以下几类：

1. 芳香酮类: 芳香酮类光引发剂是常见的类型之一，例如二苯甲酮和苯乙酮。芳香酮类光引发剂在紫外光下吸收光能，产生激发态的芳香酮分子，激发态的芳香酮分子通过能量转移和自由基裂解反应产生自由基。

2. 二芳基磺酰氧类: 二芳基磺酰氧类光引发剂也是常见的类型之一，例如二苯甲酰过氧化苯甲酸酯和二甲苯甲酰过氧化苯甲酸酯。二芳基磺酰氧类光引发剂在紫外光或可见光下吸收光能，产生激发态的二芳基磺酰氧分子，激发态的二芳基磺酰氧分子通过自由基裂解反应产生自由基。

3. α-羟基酮类: α-羟基酮类光引发剂是一种新型的光引发剂，例如二甲苯二羟丙酮和苯乙烯二羟丙酮。α-羟基酮类光引发剂在紫外光或可见光下吸收光能，产生激发态的α-羟基酮分子，激发态的α-羟基酮分子通过氢原子转移反应产生自由基。

4. 光引发剂的选择因素

在光引发聚合反应中，选择合适的光引发剂非常重要。光引发剂的选择主要取决于以下几个因素：

1. 激发波长: 光引发剂的激发波长应与光源的波长相匹配，以确保光引发剂能够有效地吸收光能。

2. 量子产率: 光引发剂的量子产率是指吸收一个光子而产生一个自由基的效率。量子产率越高，光引发剂的效率就越高。

3. 稳定性: 光引发剂应具有良好的稳定性，能够在储存和使用过程中保持其活性。

4. 毒性和环境影响: 光引发剂应具有低毒性，并且对环境无害。

5.

光引发剂在光引发聚合反应中起着关键作用，其作用机理涉及光吸收、能量传递、自由基产生、聚合反应和链终止等步骤。光引发剂的选择应考虑其激发波长、量子产率、稳定性、毒性和环境影响等因素。