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为了获得具有高引发活性的阳离子型光引发剂并使其感光波长向较长波长延伸,本论文以二茂铁为原料,合成了十种芳茂铁盐和一种二茂铁盐。芳茂铁盐分别为:[环戊二烯基-铁-苯]盐Ⅰ、[环戊二烯基-铁-甲苯]盐Ⅱ、[环戊二烯基-铁-对二甲苯]盐Ⅲ、[环戊二烯基-铁-萘]盐Ⅳ、[环戊二烯基-铁-联苯]盐Ⅴ、[环戊二烯基-铁-2,4-二甲基苯乙酮]盐Ⅵ、[乙酰基-环戊二烯基-铁-对二甲苯]盐Ⅶ、[环戊二烯基-铁-苯甲醚]盐Ⅷ、[环戊二烯基-铁-二苯醚]盐Ⅸ、[环戊二烯基-铁-2,4-二乙氧基苯]盐Ⅹ。其中芳茂铁盐Ⅵ、Ⅶ、Ⅹ为新物质。为了提高反应收率,优化了反应条件和提纯过程。 研究了芳茂铁盐在二氯甲烷溶液中的紫外-可见吸收光谱及其在高压汞灯下的光解。同碘鎓盐和硫鎓盐相比,其由d-d跃迁产生的在350nm以上的吸收使其能与高压汞灯匹配。不同结构的芳茂铁盐的吸收光谱有较大差异。同[环戊二烯基-铁-苯]盐Ⅰ(λ=370nm,ε=111L.mol-1.cm-1)相比,芳茂铁盐Ⅳ和Ⅴ在300-400nm吸收峰的摩尔消光系数提高近8倍和4倍:芳茂铁盐Ⅵ和Ⅶ摩尔消光系数提高14倍和6倍;芳茂铁盐Ⅷ、Ⅸ、Ⅹ的摩尔消光系数提高1倍。 通过光解动力学分析表明,在高压汞灯照射下芳茂铁盐在二氯甲烷溶液中发生光解,脱掉不带电的芳烃配体,光解反应为一级反应。丝此t化二大李博士李位伦我在200一300nm和300一400nm处的吸收峰均为光解有效吸收峰。在芳茂铁盐中用蔡和联苯代替苯,以及在苯环上引入碳基和醚键均使芳茂铁盐在高压汞灯下的光解速率加快。 所制备的芳茂铁盐在高压汞灯下均能有效的引发环氧化合物开环聚合。不同结构的芳茂铁盐的引发活性不同,芳茂铁六氟磷酸盐V的感光速度与碘编盐SR1012(S二342叮.cm一2)接近,芳茂铁盐VII、IX、姗、W、X、I的感光速度超过I一261。引发环氧预聚体混合物ERL4221+EP0N812(2:l)的感度值由小到大的顺序为:V(340 mJ.em一才)(VII(410 mJ.em一2)(IX(432 mJ.em一‘)<VIII(446 mJ.em一2)<IV(451mJ .em一2)(X(464 mJ.em一2)<I(486 mJ.em一之)<11、VI(554 mJ.e:一才)(111(602 mJ.e瓦‘)。同碘踢盐SR1012相比,芳茂铁六氟磷酸盐V、姗、IX和W能使环氧体系在较短曝光时间内完全固化。 有机过氧化物CHP和BPO对芳茂铁盐有明显的增感作用,其增感作用与有机过氧化物的化学计量浓度和氧化性相一致。加入BPO后,芳茂铁六氟磷酸盐的感度均高于SR一1012,不同结构芳茂铁盐之间的感度差距减少。引发环氧混合物ERL4221+EPOX812(2:一)的感度值如下:I+BPO(162 InJ.em一2),111+BPO(270 mJ.em一‘),IV+BPO(108 mJ.em一2),V+BPo(一62叮.em-2),VI+BPo(一76 mJ.em-,),Vlll+BPO(162 mJ.em一‘),IX+BPO(2 1 6 mJ.em一2),X+BPO(149 mJ.em一2)。 二茂铁四氟硼酸盐在358nm(C二1.23 X 103 L.mol一,.em-‘)和在620nm(£二221 L.mol一‘.cm一,)处的吸收峰,使其不仅能与高压汞灯匹配,在可见光下也具有光引发活性。由于二茂铁四氟硼酸盐中的铁离子为此京化工大李博士学位伦大三价,在高压汞灯下的光引发速度优于一些芳茂铁盐;在可见光下的光引发速度较慢,但如果曝光后进行加热处理,光敏体系的固化速度显著提高;利用其暗聚合,可缩短曝光时间,同时可降低引发剂用量。 研究了光敏体系的固化条件对芳茂铁盐和二茂铁引发活性的影响,包括予聚体结构、聚合温度、引发剂用量、暗聚合等。发现环氧树脂E44的固化速度最快,其次是脂环族环氧单分子化合物ERL一4221和TDE一85,缩水甘油醚类环氧EPON一812的聚合速度最慢;曝光时加热可显著提高固化速度,在60℃下光聚合在较短时间即可完成固化反应;芳茂铁盐的最适宜用量是2十3%。 研究了芳茂铁盐和二茂铁盐的光解机理、光引发机理以及有机过氧化物对芳茂铁盐的增感机理。在光照下,二茂铁盐脱掉一个环戊二烯基,裸露出三价铁离子,裸露出的铁离子再与环氧化合物的氧络合引发环氧开环聚合。有机过氧化物对芳茂铁盐的增感是通过将其裸露出的铁离子氧化成三价实现的。 本研究工作证实二茂铁盐及芳茂铁盐具有阳离子光聚合引发活性,并有与现有的碘镜盐、硫踢盐相当的感度,而且其感光波长向长波延伸,是一类有应用前景的阳离子光引发剂。