Hemicyanine sec-butyltriphenylborate salts as effective initiators of free radical polymerization initiated via photoinduced electron transfer process. Part 2, Kinetic studies and application of electron transfer theory

• Autorzy: Jędrzejewska B. , Kabatc J. , Pączkowski J.

Warianty tytułu

PL

Sole sec-butylotrifenyloboranowe barwników hemicyjanowych jako efektywne inicjatory polimeryzacji rodnikowej inicjowanej fotoindukowanym przeniesieniem elektronu. Cz. 2, Badania kinetyczne i zastosowanie teorii przeniesienia elektronu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Ability of two groups of sec-butyltriphenylborate salts of hemicyanine dyes (HCBo), namely styrylpyridinium borates (ABo group) and styrylbenzoxazole borates (BBo group), to photoinitiation of radical polymerization of 2-ethyl-2-(hydroxymethyl)-1,3-propanediol triacrylate (TMPTA) was investigated. The effects of a dye structure and free energy of activation of electron transfer between the components of photoinitiator pair (DGel) on the rate of photoinduced radical polymerization of TMPTA (Rp) were determined. The results have been analyzed on the basis of Marcus theory describing the kinetics of photoinduced electron transfer. The values of DGel were previously calculated using Rehm-Weller equation [equation (2)]. Oxidation potential of borate was determined using cyclic voltammetry method. Monomer conversion, quantum yield of the polymerization process (Fpolym) as well as photochemical bleaching yield (Fbl) dependently on chemical structure of HCBo investigated were also determined. It was found that the structure of initiator (dye) influenced Rp value. In case of use of ABo type initiators Rp values were similar - 3.24-4.88 while in case of BBo they were placed in wide range 1.00-5.05. The highest value has been reached for B3 dye. B3Bo initiator showed also the highest values of Fpolym, Fbl and monomer conversion. Linear dependence between Rp and Fbl was observed only for ABo type initiators.

PL

Badano zdolność dwóch grup soli sec-butylotrifenyloboranowych barwników hemicyjanowych (HCBo) - styrylopirydyniowych (grupa ABo) i styrylobenzoksazolowych (grupa BBo) (Schemat B) - do fotoinicjowania polimeryzacji rodnikowej (Schemat A) triakrylanu-2-etylo-2-(hydroksymetylo)-1,3-propanodiolu (TMPTA). Określono wpływ struktury barwnika oraz energii swobodnej aktywacji przeniesienia elektronu pomiędzy składnikami pary fotoinicjatorów (DGel, tabela 1) na szybkość fotoindukowanej polimeryzacji rodnikowej TMPTA (Rp, rys. 2, 3). Wyniki analizowano na podstawie teorii Marcusa, opisującej kinetykę fotoindukowanego przeniesienia elektronu, wcześniej wyznaczając wartość DGel z równania Rehma-Wellera [równanie (2)]. Metodą cyklowoltoamperometryczną wyznaczono potencjał redukcji barwników (rys. 1). Określono także konwersję monomeru oraz wydajność kwantową procesu polimeryzacji (Fpolym) i wybielania fotochemicznego (Fbl) (tabela 2, rys. 5, 6) w zależności od budowy chemicznej badanych HCBo. Stwierdzono, że budowa inicjatora (barwnika) wpływa na wartość Rp. W przypadku zastosowania inicjatorów typu ABo wartości Rp były zbliżone - 3,24-4,88, a w przypadku BBo mieściły się w szerokim zakresie 1,00-5,05, przy czym największą wartość uzyskano przy użyciu barwnika B3. Inicjator B3Bo charakteryzował się także największymi wartościami Fbl, Fpolym i konwersji monomeru. Liniową zależność pomiędzy Rp a Fbl zaobserwowano tylko w odniesieniu do inicjatorów typu ABo.

Słowa kluczowe

EN

redox photoinitiators; hemicyanine dyes; sec-butyltriphenylborate salts; photoinduced radical polymerization; Marcus theory; polymerization rate

PL

fotoinicjatory redoks; barwniki hemicyjanowe; sole sec-butylotrifenyloboranowe; fotoinicjowana polimeryzacja rodnikowa; teoria Markusa; szybkość polimeryzacji

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2005
• Tom: T. 50, nr 6
• Strony: 418--423
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz.

Twórcy

autor

Jędrzejewska B.

• University of Technology and Agriculture, Faculty of Chemical Technology and Engineering, ul. Seminaryjna 3, 85-326 Bydgoszcz, Poland

autor

Kabatc J.

• University of Technology and Agriculture, Faculty of Chemical Technology and Engineering, ul. Seminaryjna 3, 85-326 Bydgoszcz, Poland

autor

Pączkowski J.

• University of Technology and Agriculture, Faculty of Chemical Technology and Engineering, ul. Seminaryjna 3, 85-326 Bydgoszcz, Poland

Bibliografia

• 1. Kasapoglu F, Aydin M., Arsu N., Yagci Y: J. Photochem. Photobiol., Part A: Chem. 2003, 159, 151.
• 2. Fouassier J. P., Allonas X., Burget D.: Prog. Org. Coat. 2003,47,16.
• 3. Wrzyszczyński A, Pączkowski J.: Polimery 2004,49, 606.
• 4. Eaton D. F: Top. Curr. Chem. 1990,156,199.
• 5. Pączkowski J., Kucybala Z., Ścigalski F, Wrzyszczyński A: J. Photochem. Photobiol., Part A: Chem. 2003,159, 115.
• 6. Kabatc J., Pączkowski J.: Polimery 2003, 48, 321.
• 7. Kabatc J., Pączkowski J., Karolczak J.: Polimery 2003, 48,425.
• 8. Pączkowski J., Pietrzak M , Pączkowska B.: Polimery 2003,48, 765.
• 9. Kabatc J., Jędrzejewska B., Pączkowski J.: J. Polym. Sci.; Part A: Polym. Chem. 2003,41,3017.
• 10. Hamer F M.: J. Chem. Sue. 1927,2796
• 11. Hamer F M.: J. Chem. Soc. 1956, 1480
• 12. Phillips A P.: J. Org. Chem. 1948, 13, 622.
• 13. Phillips A P.: J.. Am. Chem. Soc. 1952, 74, 3296.
• 14. Damico R: J. Org. Chem. 1964,29,1971.
• 15. Murphy S., Yang X., Schuster G. B .. J.. Org. Chem. 1995,60,2411.
• 16. Jędrzejewska B., Kabatc J., Pietrzak M., Pączkowski J.: J. Polym. Sci.; Part A: Polym. Chem. 2002,40,1433.
• 17. Kabatc J., Pietrzak M., Pączkowski J.: Macromolecules 1998,31,4651.
• 18. Kabatc J., Jędrzejewska B., Pączkowski J.: J. Polym Sci., Part A: Polym. Chel/l. 2000,38,2365.
• 19. Pączkmvski J., Kucybala Z.: Macromolecules 1995, 28, 269.
• 20. Pączkowski J., Pietrzak M., Kucybała L.: Macromolecules 1996,29, 5057.
• 21. Pączkowski J., Kucybala Z., Ścigalski F, Wrzyszczyński A: Trends Photochem. Photobiol.. 1999,5,79.
• 22. Marcus R A:]. Phys. Chem. 1989,93, 3078.
• 23. Marcus R. A: J. Chem Phys. 1956,24,966.
• 24. Marcus R. A: J. Chem. Phys. 1965,43.679.
• 25. Rehm D., Weller A: Isr. J. Chem. 1970.8, 259
• 26. Rehm D., Weller A: Phys. Chem. 1969,73,834.
• 27. Chatterjee S., Gottschalk 1'., Davis P. D., Schuster G B.:J. Am. Cheml. Soc. 1988,110,2326.
• 28. Kabatc J., Pietrzak M., Pączkowski J J. Chem. Soc. Perkin Trans. 2 2002,287.
• 29. Chatterjee S., Davis P. D, Gottschalk P, Kurz M. E .. Sauerwein B., Yang X., Schuster G. B.: J. Am. Chem. Soc. 1990,112,6329.