光引发和热引发的聚合机理及其优缺点
光引发和热引发的聚合机理及其优缺点
1. 光引发和热引发的定义
1.1 光引发定义
光引发聚合是自由基聚合的一种，是单体分子借光的引发(或用光敏剂) 活化成自由基而进行的连锁聚合。
1.2 热引发定义
不加引发剂，用加热的方法直接使单体激发变为单体自由基，进而引发单体聚合的一类自由基型的聚合方法。
2. 光引发和热引发的聚合机理及引发方式
2.1 光引发的聚合机理及引发方式
2.1.1光引发的聚合机理
引发剂分子在紫外光区(250~400 nm)或可见光区(400~800 nm)有一定的吸光能力，光聚合体系中，光引发剂(Photoinitiator,简写PI) 是关键的组成部分，所占比例很小，一般在3% - 5%，它对其光聚合速度起决定性作用光引发剂是一种能吸收福射能，经过激发后发生光化学变化，产生了具有引发聚合能力的活性中间体(自由基或阳离子) 的物质。处于激发态（单线态或者是三线态）的分子，经历单分子或双分子化学作用后，产生能够引发链式聚合的活性碎片，如自由基、阳离子等，具有缩合聚合反应的特征，又称光缩聚。这类单体必须含有两个以上的[1]者通过光敏剂的能量传递而激发，发生化学偶合反应，形成新的节，例如N ，N ′-聚亚甲基-双-二氯代马来酰亚胺的光聚合；或者通过光化学反应生成新的活性中心，然后活性中心相互偶合成链，例如对二苯甲酰苯自由基偶合聚合反应：逐步地进行链增长。每一链节的形成至少吸收一个光量子，一般聚合量子收率≤1。
2.1.2光引发的引发方式
光引发自由基聚合, 可通过多种方式发生：第一, 带有生色团或含羰基的聚合物分子，被光引发或光直接引发单体，生成反应活性中心而达到引发聚合的目的；第二，能够形成反应活性中心的一些分子，或者某一单体，接受光裂解引发剂分子产生的能量，受到引发而聚合；第三，某种活性中心，如光激发复合物分子后解离产生的自由基离子等，经引发聚合[2]。
光引发聚合是指某一段范围内的波长的光，被単体吸收后引起分子量增加的过程。例如配制一定浓度的丙烯酰胺水溶液连同一定量的光引发剂及其他助剂。完全溶解后特移至无色通明容器中，充分搅拌使各物质分布均匀, 通入氮气一段时间驱氧后。迅速密封起来，将反映容器置于紫外光(或其他光源) 下照射一定时间进行聚合，待有胶状的聚合物生成，停止反应, 熟化一段时同后，将块状阳离子型聚丙烯酰胺取出，烘干研磨后便得到成品。
2.2 热引发的聚合机理及引发方式
2.2.1热引发的聚合机理
纯粹用热使单体活化而聚合的反应，它属于自由基聚合反应。在没有引发剂存在下烯类单体经加热可以聚合，例如室温下为液体的苯乙烯单体经加热后开始变为粘稠流体，最终固化成为不能流动的无色透明的聚苯乙烯固体。关于苯乙烯热聚合反应机理，至今仍有争论，1937年提出它是单体受热后发生双分子的活化而形成双自由基，然后进行聚合反应。但有实验证明，这类双自由基很容易形成环状化合物，得不到高分子量的聚苯乙烯。后来根据苯乙烯热聚合反应动力学研究，发现其引发速率Ri 与单体浓度【M 】呈三级关系: Ri=ki【M 】[3]。
2.2.2热引发的引发方式
用加热的方法直接使单体激发变为单体自由基，进而引发单体聚合的一类自由基型聚合方法。目前只有苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯被公认为可热聚合，苯乙烯的热聚合已经工业化。将苯乙烯在100~110℃下保持10个多小时，可得透明性良好的聚苯乙烯。
3. 光引发和热引发的优缺点
光聚合技术(又称光固化技术) 是利用紫外光或可见光引发具有化学反应活性的液态物质快速转变为固态物质的过程，是20世纪60年代问世的新型绿色环保技术。与传统热聚合相比，光聚合具有环境友好，无溶剂挥发，生产效率高，适应性广，成本低，能耗低等优点。
参考文献：
1. 徐初阳, 聂容春. 光引发合成聚丙烯酰胺的研究[J].安徽理工大学学报(自科版),2003,23(2):49-52. 2. 郑美珍. 光引发聚合阳离子型聚丙烯酰胺的制备、表征及应用[D].重庆大学,2012.
3. He D, Susanto H, Ulbricht M. Photo-irradiation for preparation, modification and stimulation of polymeric membranes[J]. Progress in Polymer Science, 2009, 34(1):62–98.