采用唯象理论研究光聚合动力学

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1、采用唯象理论研究光聚合动力学叶国东以(I.广州灰学院化学教研室，广东广州510182;2.法国上阿尔萨斯大学普通光化学系，阿尔萨斯米卢斯68093)【摘要］文章探讨紫外光固化的自加速现象，并用唯象理论从数学上作出阐述、考察了单体种类，光引发剂种类对动力学参数的影响，并对不同条件下该模型的舉数进行了计算。结果表明，该数学模型能很好地It化在不同条件下光聚合反应的变化。【关键词］光聚合；数学模型；紫外；动力学；自加速［中图分类号］043［文献标识码］A［文章编号］1007-1865(2009)04-0017-0^InvestigatingtheKineticsof

2、PhotopolymerizationwithPhenomenologicalTheoryYeGuodong1,2(1.DepartmentofChemistry,GuangzhouMedicalCollege,Guangzhou510182,China;2.DepartmentofPhotochemistry.UniversityofHauteAlsace.MulhouseCcdex68093,France)Abstract:ThepaperinvestigatedkineticsinUV-CuringbyDPCandusedphenomenological

3、theorytointerprettheautoaccelerationbehaviorofphotopolymerizalion.Theinfluenceofdefferenlphotoiniliatorsandmonomersweredicussed・Theparametersofkineticswereobtainedbythesimulaiionanalysis.Asaconsequence,thephotopolymcrizationcouldbeinvestigatedquantitativelybythismeans・Keywords:photo

4、polymerization;mathematicalmodel;UV;紫外光固化涂料冈具有传统涂料无法比拟的低污染、快固化、免高温等优点，因而取得了迅速发展。在紫外光的照射E,光引发剂通过欣解或者提氢产生白由基，从而引发单体发生光聚合反应形成交联网络。该反应动力学与许多化学因素行关，例如光引发剂的种类，浓度，以及单体的种类，此外还涉及很多具体实施的条件，例如样本的厚度，温度，光源等。关于这些因索对光聚合反应的影响，已有大量资料报逍E,但足还没有一个数学模型來描述上述动力学。文章尝试采用唯象理论描述光聚合的自加速动力学,并且利用该模型推导岀光聚合反应一些有用的

5、参数。1实验部分kinetics;autoacceleration采用DPC固化，UV光源为PhilipsHPM215型、功率为1kW高压求灯；所有紫外辎照均在氮气中进行。光引发剂1•轻卷环己基•苯2•胫基2甲基•苯乙W(1-1173)山瑞士CIBA公司提供，三胫甲茶丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、己二醇二丙炜酣(HDDA)和甲垄丙烯酸凫乙酯(HEMA)由美国Satomar公司提供以上化学品均为工业品，未进行纯化。曲线拟合采用Origin软件处理。2实验结果山实验测得的聚合速率心与辎射时间的关系，通过它乂町以推导岀转化率曲线3〜”，如图1所示。从图1町知，在反应

6、初期，聚合速率缓慢上升，到某一阶段后，聚合速率突然［收稿日期］2009-01-20［基金项目］广州医学院博士启动基金［作者简介］叶国东(1972-),男，广州人，讲师，主耍从事光聚合基础和应用研究。图1光聚合速率曲线，聚合速率和转化率Fig.lThephotopolymerizationprofile,/?panda聚合反应速度可以山以下公式求岀：dadH/diRp=—==—1-⑴dtdii*H©其中，心一聚合反应速度，放岀的总热fft,〃。一丙烯酸ffic=c摩尔热，1单体c=c的数目。中间上升阶段是由于凝胶效应所引起的白加速。对干这种类型的反应可以采用唯象

7、理论加以处理，从而获得冇用的动力学数据•唯象理论认为光聚合速率可以这样描述㈡：Rp=^=kcTQ—aY⑵其中，斤一与温度有关的系数，II前还不准确知道它所包含的意义；加一自加速因子；”一反应级数；1代表】00%理论转化率。通常由于凝胶效应而使得固化变成扩散控制，转化率不能够达到100%,所以又采用实际转化率％*代替1,因此公式(2座成把实测数据作岀心〜碉，按照公式2用Origin软件进行拟合，得到图2。曲曲线拟合得到的动力学参数见表I。由图2可知，模拟曲线与实验曲线非常吻合，证明了唯象理论的准确性。表1曲线拟合光聚合动力学参数Tab.)Simulatedana

8、lysisresultsforthep