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光引發(fā)劑和二異丁腈(通常指偶氮二異丁腈,AIBN)在化學(xué)性質(zhì)、作用機(jī)理、應(yīng)用領(lǐng)域及安全特性上存在顯著區(qū)別,具體分析如下:
1. 化學(xué)性質(zhì)與分類
光引發(fā)劑:
是一類能在紫外光(250-420nm)或可見(jiàn)光(400-800nm)照射下吸收能量,產(chǎn)生自由基、陽(yáng)離子等活性碎片,從而引發(fā)單體聚合交聯(lián)固化的化合物。根據(jù)引發(fā)機(jī)理不同,可分為:
自由基型光引發(fā)劑:如1-羥基環(huán)己基苯基酮(184)、2,4,6-三甲基苯甲?;交趸?TPO)等,通過(guò)吸收光能后分子裂解產(chǎn)生自由基。
陽(yáng)離子型光引發(fā)劑:如二芳基碘鎓鹽、三芳基硫鎓鹽等,通過(guò)光活化產(chǎn)生超強(qiáng)質(zhì)子酸(布朗斯特酸),引發(fā)陽(yáng)離子聚合。
偶氮二異丁腈(AIBN):
是一種熱引發(fā)劑,化學(xué)式為C?H??N?,分子量164.21。其分子結(jié)構(gòu)中含有偶氮基團(tuán)(-N=N-),在加熱條件下(通常64℃以上)分解產(chǎn)生自由基,引發(fā)聚合反應(yīng)。
2. 作用機(jī)理
光引發(fā)劑:
依賴光能激發(fā),分子從基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài),隨后通過(guò)單分子或雙分子化學(xué)作用(如Norrish I型裂解或奪氫反應(yīng))生成活性碎片(自由基、陽(yáng)離子等),引發(fā)聚合。例如:
裂解型光引發(fā)劑:吸收光能后,羰基與相鄰碳原子間的共價(jià)鍵斷裂,生成初級(jí)自由基。
奪氫型光引發(fā)劑:激發(fā)態(tài)分子從活性單體或低分子預(yù)聚物中奪取氫原子,形成活性自由基。
AIBN:
通過(guò)熱分解產(chǎn)生自由基,反應(yīng)式為:
(CH3?)2?C(CN)?N=N?C(CN)(CH3?)2?Δ?2(CH3?)2?C?(CN)+N2?↑
生成的自由基(如(CH3?)2?C?(CN))可引發(fā)單體(如苯乙烯、丙烯腈)的聚合。
3. 應(yīng)用領(lǐng)域
光引發(fā)劑:
主要用于光固化體系,如:
UV涂料:快速固化,形成耐刮擦、耐化學(xué)腐蝕的涂層。
UV油墨:用于印刷行業(yè),實(shí)現(xiàn)高速固化,減少揮發(fā)性有機(jī)物(VOC)排放。
UV膠黏劑:用于電子、光學(xué)等領(lǐng)域,實(shí)現(xiàn)精密粘接。
AIBN:
作為熱引發(fā)劑,廣泛應(yīng)用于:
高分子合成:如聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯腈(PAN)、有機(jī)玻璃(PMMA)的聚合。
自由基聚合反應(yīng):作為引發(fā)劑控制聚合速率和分子量分布。
發(fā)泡劑:用于聚氨酯、橡膠等材料的發(fā)泡工藝。
4. 安全特性
光引發(fā)劑:
毒性:部分光引發(fā)劑(如二苯甲酮)可能具有光毒性或皮膚刺激性,需注意防護(hù)。
穩(wěn)定性:對(duì)光敏感,需避光保存,但熱穩(wěn)定性較好(通常85℃以下不分解)。
環(huán)境影響:光固化技術(shù)符合“5E”特點(diǎn)(高效、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、環(huán)保),被譽(yù)為“綠色技術(shù)”。
AIBN:
毒性:有毒,半致死量(LD??)小鼠經(jīng)口700mg/kg,腹腔注射25mg/kg,需在低溫、干燥、避光條件下保存。
熱穩(wěn)定性:40℃以上逐漸分解,100℃急劇分解,可能引發(fā)爆炸或火災(zāi),需嚴(yán)格控制儲(chǔ)存溫度。
分解產(chǎn)物:分解產(chǎn)生氮?dú)夂陀袡C(jī)氰化物(如四甲基丁二腈),對(duì)人體有害。
5. 核心區(qū)別總結(jié)
特性 | 光引發(fā)劑 | 偶氮二異丁腈(AIBN) |
---|---|---|
能量來(lái)源 | 光能(紫外光或可見(jiàn)光) | 熱能(加熱至64℃以上) |
作用機(jī)理 | 光激發(fā)產(chǎn)生自由基或陽(yáng)離子 | 熱分解產(chǎn)生自由基 |
應(yīng)用領(lǐng)域 | UV涂料、油墨、膠黏劑等光固化體系 | 高分子合成、自由基聚合反應(yīng)、發(fā)泡工藝 |
安全特性 | 部分具光毒性,需避光保存 | 有毒,易燃易爆,需低溫干燥保存 |
環(huán)境影響 | 符合“5E”綠色技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) | 分解產(chǎn)物可能污染環(huán)境 |