光聚合反应的时间分辨ATR

摘要

采用时间分辨衰减全反射(ATR)技术研究了一种紫外光固化聚合物的光聚合固化过程。分析了紫外灯照射引起的光谱带移和吸光度变化，以描述反应过程中发生的化学变化。

简介

ATR光谱学是了解样品化学结构的有力工具。虽然ATR最常用于分析平衡化学系统，但它也可以用于分析非平衡系统，如化学反应。这里我们使用IRIS单片钻石ATR研究一种常见紫外光固化胶粘剂的光谱带演化。

导致光聚合的典型反应是通过吸收紫外光子使硫醇自由基化。然后，不稳定自由基迅速与共轭单体的末端烯烃基形成键，形成另一个自由基，从而传播聚合反应。

实验方法

所研究的光聚合物是一种常用的紫外固化环氧树脂，诺兰光胶-61 (noaa -61)。为了观察光聚合反应过程中的光谱变化，以1.67 s为间隔采集时间分辨ATR光谱。光谱是在商用FTIR光谱仪上收集的，该光谱仪配有DTGS探测器和IRIS钻石ATR (派克技术，麦迪逊，威斯康星州)。光谱分辨率为4 cm-1，每个时间间隔扫描一次以确保最大可能的时间分辨率。

在时间分辨ATR测量开始38秒后，使用发射365 nm光的紫外线灯启动光聚合反应。

结果

在UV灯照射之前，单体的ATR光谱如图2所示。胶粘剂在光固化前和光固化期间的光谱带演化如图3所示为时间、波数、ΔAbsorbance等高线图，强调了时间分辨数据集的多维度和光聚合反应的时间进展。

如图3所示，在600-1200 cm-1光谱区域发生了一系列谱带形状的变化。值得注意的是，在924 cm-1附近出现了负ΔAbsorbance特征，这与固化前光引发剂中常见的=CH2基团的面外弯曲减少一致。

结论

IRIS单片金刚石ATR配件提供了光聚合物中关键吸收物种的光谱区域的高光学通量。通过对光固化反应进行时间分辨ATR研究，可以定量分析光固化过程前后光敏聚合物的谱线变化。考虑到IRIS的高光学性能，结合其整体金刚石ATR晶体的坚固和惰性物理特性，IRIS是一个非常能干的ATR配件，用于分析平衡和非平衡化学物质。