بررسی عملکرد و سازوکار آغازگر نوری سه جزیی برپایه سافرانین

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی پلیمر و رنگ، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

2 آزمایشگاه فوتوشیمی درشت مولکولی و مهندسی، دانشگاه اوت آلزاس، مولوز، فرانسه

چکیده

سامانه‌های آغازشونده با نور مرئی به دلیل غلبه بر چالش‌های موجود در سامانه‌های پخت شونده با پرتو فرابنفش از اوایل دهه 1980 مورد توجه محققین و صنعتگران قرار گرفتند. در این پژوهش یک سامانه آغازگر نوری سه‌جزئی حساس به نور مرئی متشکل از ماده رنگزای سافرانین، نمک آیودونیم و از مشتقات مرکاپتان به منظور بسپارش نوری الیگومر دی آکریلاتی اتوکسیله شده به کار گرفته شد. درصد تبدیل و سرعت بسپارش نوری الیگومر با دستگاه طیف‌سنج تبدیل فوریه زیر قرمز با زمان بررسی شد. نتایح نشان داد سامانه آغازگر نوری سه‌جزئی معرفی شده قابلیت پیشبرد بسپارش رادیکالی با بازده مناسب را دارد. همچنین، به منظور بررسی سازوکار آغازگری سامانه آغازگر نوری سه‌جزئی، آزمایشات شکافت نوری با لیزر انجام شد. نتایج این آزمون نشان داد که سامانه آغازگر نوری سه جزئی از سازوکار سری برای تولید گونه‌های فعال رادیکالی پیروی می‌کند. همچنین نتایج وجود یک چرخه نوری شامل دوباره تولید ماده رنگزای سافرانین در حالت پایه را در این سازوکار تایید کردند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

A Study on Performance and Mechanism of a Three-Component Photoinitiating System Based on Safranine

نویسندگان [English]

  • A. Nezhadebrahim 1
  • M. Ebrahimi 1
  • X. Allonas 2
  • C. Croutxé-Barghornb 2
  • C. Ley 2
1 Department of Polymer Engineering and Color Technology, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran
2 Laboratory of Macromolecular Photochemistry and Engineering, University of Haute-Alsace, 3b rue Alfred Werner, Mulhouse, France
چکیده [English]

Since 1980s, visible light initiating systems have been highly regarded due to the overcome of UV initiating systems challenges. In this study, a new visible light three-component photoinitiating system (PIS) consisted of safranin O (SFH+), thiol derivatives and diphenyl iodonium salt was used for the free radical photopolymerization of a diacrylate monomer (SR349). Conversion and rate of polymerization of SR349 were determined by using RT-FTIR. Results showed that the new PIS could be used as an efficient PIS for free radical photopolymerization. The final conversion of photopolymerization reaction of the acrylate system was found to be more than 75%. In addition, the initiating mechanism of the three-component PIS was studied by using laser flash photolysis (LFP). It was shown that radicals were produced by a sequential reaction between photosensitizer and coinitiators. Also, photosensitizer would be reproduced by a photocyclic reaction behavior.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Free radical photopolymerization
  • Real-time FTIR
  • Three-component photoinitinating system (PIS)
  • Laser flash photolysis (LFP)
  • Safranin O
M. Kaur, A. K. Srivastava, Photopolymerization: A review. J. Macromol. Sci. Polym. Rev. 42(2002), 481–512.
C. Decker, New developments in UV radiation curing of protective coatings. Surf. Coatings Int. Part B. Coat. Trans. 88(2005), 9–17.
A. Javadi, H.S. Mehr, M. Sobani, M. D. Soucek, Cure-on-command technology: A review of the current state of the art. Prog. Org. Coat. 100(2016), 2-31.
ق. مشعوف، م. ابراهیمی، س. باستانی. بررسی اثر نانو ذرات آلومینا بر مقاومت به خراش رزین‌های یورتان اکریلات پخت شونده با UV. مجله علمی علوم و فناوری رنگ. (1389)4، 222-217.
J. V. Crivello, E. Reichmanis, Photopolymer materials and processes for advanced technologies. Chem. Mater. 26(2013) 533–548.
A. Vitale, M. Sangermano, R. Bongiovanni, P. Burtscher, N. Moszner, Visible light curable restorative composites for dental applications based on epoxy monomer, Materials (Basel). 7(2014), 554–562.
F. Bella, G. Griffini, M. Gerosa, S. Turri, R. Bongiovanni, Performance and stability improvements for dye-sensitized solar cells in the presence of luminescent coatings. J. Power Sources. 283(2015), 195–203.
J. Shao, Y. Huang, Q. Fan, Visible light initiating systems for photopolymerization: status, development and challenges, Polym. Chem. 5(2014), 4195–4210.
W. D. Cook, F. Chen, Enhanced visible radiation photopolymerization of dimethacrylates with the three component thioxanthone (CPTXO)-amine-iodonium salt system. Polym. Chem. 6(2015) 1325–1338.
S. Dadashi-Silab, C. Aydogan, yusuf yagci, shining a light on an adaptable photoinitiator: advances in photopolymerizations initiated by thioxanthones. Polym. Chem. 00(2015), 1–20.
G. Zhao, W. Li, J. Feng, G. Jiang, X. Wang, H. Liu, The effect of three electron donors on the initiator system efficiency of photopolymer film photosensitized by methylene blue, Mater. Des. 120(2017), 186–192.
A. Ibrahim, X. Allonas, C. Ley, K. Kawamura, H. Berneth, F.K. Bruder, T. Fäcke, R. Hagen, D. Hönel, T. Rölle, G. Walze, M.S. Weiser, High performance photoinitiating systems for holography recording: Need for a full control of primary processes. Chem. A Eur. J. 20(2014), 15102–15107.
J. Zhnag, F. Dumur, P. Xiao, B. Graff, D. Bardelang, D. Gigmes, J. P. Fouassier, J. Lalevee, A. Werner, Structure design of naphthalimide derivatives: toward versatile photoinitiators for near-UV/Visible LEDs, 3D printing, and water-Soluble photoinitiating systems. Macromol. 48(2015), 2054–2063.
J. Christmann, S. Shi, A. Ibrahim, C. Ley, C. Croutxe-Barghorn, M. Bessieres, X. Allonas, Mechanistic investigation of a dual bicyclic photoinitiating system for synthesis of organic− inorganic hybrid materials. J. Phys. Chem. B. 121(2017), 1972–1981.
A. Ibrahim, L. Di Stefano, O. Tarzi, H. Tar, C. Ley, X. Allonas, High-performance photoinitiating systems for free radical photopolymerization . application to holographic recording, Photochem. Photobiol. 89(2013), 1283–1290.
X. Allonas, A. Ibrahim, V. Charlot, M. Retailleau, F. Karasu, C. Croutxe-Barghorn, Development of new photoinitiating systems for depth curing of thick materials. J. Photopolym. Sci. Technol. 28(2015), 25–29.
C. Ley, J. Christmann, A. Ibrahim, L.H. Di Stefano, X. Allonas, Tailoring of organic dyes with oxidor eductive compounds to obtain photocyclic radical generator systems exhibiting photocatalytic behavior Beilstein. J. Org. Chem. 10(2014), 936–947.
W.G. Santos, C.C. Schmitt, M.G. Neumann, Polymerization of HEMA photoinitiated by the Safranine/diphenylborinate system. J. Photochem. Photobiol. A Chem. 252(2013), 124–130.
M. F. Broglia, M. L. Gomez, S. G. Bertolotti, H. A. Montejano, C. M. Previtali, Photophysical properties of safranine and phenosafranine A comparative study by laser flash photolysis and laser induced optoacoustic spectroscopy, J. Photochem. Photobiol. A Chem. 173(2005), 115–120.
M. L. Gomez, C. M. Previtali, H. A. Montejano, Phenylonium salts as third component of the photoinitiator system safranine O /triethanolamine : A comparative study in aqueous media, Polymer (Guildf). 48(2007), 2355–2361.
J. Lalevee, F. Morlet-savary, M. El Roz, X. Allonas, J. P. Fouassier, Thiyl radical generation in thiol or disulfide containing photosensitive systems. Macromol. Chem. Phys. 210(2009), 311–319.