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Temperature Effects in Conventional and RAFT Photopolymerization
Macromolecules ( IF 5.1 ) Pub Date : 2024-12-23 , DOI: 10.1021/acs.macromol.4c02001 Tochukwu Nwoko, Bo Zhang, Taylor Vargo, Tanja Junkers, Dominik Konkolewicz
Macromolecules ( IF 5.1 ) Pub Date : 2024-12-23 , DOI: 10.1021/acs.macromol.4c02001 Tochukwu Nwoko, Bo Zhang, Taylor Vargo, Tanja Junkers, Dominik Konkolewicz
Photochemical processes are often thought to be temperature-independent. However, photochemical polymerization involves photochemical processes such as light-driven radical generation coupled with thermal-driven reactions such as monomer propagation. The apparent activation energy of propagation, EA(Rp), of a series of three monomers, methyl acrylate (MA), methyl methacrylate (MMA), and styrene (STY), are deduced from Arrhenius analysis of conventional and RAFT photopolymerization of these monomers across a range of corresponding temperatures. The deduced EA(Rp) was compared with the benchmarked EA(kp) derived from pulse laser polymerizations coupled with size exclusion chromatography (PLP-SEC). For conventional photopolymerization of MA, MMA and STY, the relatively small discrepancy between the photopolymerization-derived EA(Rp) and the EA(kp) from PLP-SEC was rationalized due to temperature-induced changes in termination. The deviation between the EA(Rp) measured in RAFT photopolymerization and EA(kp) from PLP-SEC depends on the retardation strength in RAFT polymerizations. MMA and STY monomers are characterized with minimal retardation and recorded excellent agreement in PLP-SEC and RAFT-derived Ep values. However, the RAFT photopolymerization of MA, which is subject to strong retardation, had a much larger EA(Rp) than the EA(kp) from PLP-SEC. The high apparent EA(Rp) in RAFT polymerization of MA is likely due to the added influence of temperature-induced changes in the RAFT equilibrium. Overall, these results rationalize temperature-dependent effects in photochemical reactions.
中文翻译:
常规和 RAFT 光聚合中的温度效应
光化学过程通常被认为与温度无关。然而,光化学聚合涉及光化学过程,例如光驱动的自由基生成以及热驱动的反应,例如单体传播。丙烯酸甲酯 (MA)、甲基丙烯酸甲酯 (MMA) 和苯乙烯 (STY) 等一系列三种单体的传播表观活化能 EA(Rp) 是从这些单体在相应温度下的常规和 RAFT 光聚合的 Arrhenius 分析中推导出来的。将推导出的 EA(Rp) 与脉冲激光聚合-尺寸排阻色谱 (PLP-SEC) 得出的基准 EA(kp) 进行比较。对于 MA、MMA 和 STY 的常规光聚合,由于温度诱导的终止变化,光聚合衍生的 EA(Rp) 和 PLP-SEC 的 EA(kp) 之间的相对较小的差异被合理化。在 RAFT 光聚合中测得的 EA(Rp) 与 PLP-SEC 的 EA(kp) 之间的偏差取决于 RAFT 聚合中的延迟强度。MMA 和 STY 单体的特征是具有最小的延迟,并且在 PLP-SEC 和 RAFT 衍生的 Ep 值中记录了极好的一致性。 然而,MA 的 RAFT 光聚合反应受到强延迟,其 EA(Rp) 比 PLP-SEC 的 EA(kp) 大得多。MA 的 RAFT 聚合中的高表观 EA(Rp) 可能是由于温度诱导的 RAFT 平衡变化的额外影响。总体而言,这些结果合理化了光化学反应中的温度依赖性效应。
更新日期:2024-12-24
中文翻译:
常规和 RAFT 光聚合中的温度效应
光化学过程通常被认为与温度无关。然而,光化学聚合涉及光化学过程,例如光驱动的自由基生成以及热驱动的反应,例如单体传播。丙烯酸甲酯 (MA)、甲基丙烯酸甲酯 (MMA) 和苯乙烯 (STY) 等一系列三种单体的传播表观活化能 EA(Rp) 是从这些单体在相应温度下的常规和 RAFT 光聚合的 Arrhenius 分析中推导出来的。将推导出的 EA(Rp) 与脉冲激光聚合-尺寸排阻色谱 (PLP-SEC) 得出的基准 EA(kp) 进行比较。对于 MA、MMA 和 STY 的常规光聚合,由于温度诱导的终止变化,光聚合衍生的 EA(Rp) 和 PLP-SEC 的 EA(kp) 之间的相对较小的差异被合理化。在 RAFT 光聚合中测得的 EA(Rp) 与 PLP-SEC 的 EA(kp) 之间的偏差取决于 RAFT 聚合中的延迟强度。MMA 和 STY 单体的特征是具有最小的延迟,并且在 PLP-SEC 和 RAFT 衍生的 Ep 值中记录了极好的一致性。 然而,MA 的 RAFT 光聚合反应受到强延迟,其 EA(Rp) 比 PLP-SEC 的 EA(kp) 大得多。MA 的 RAFT 聚合中的高表观 EA(Rp) 可能是由于温度诱导的 RAFT 平衡变化的额外影响。总体而言,这些结果合理化了光化学反应中的温度依赖性效应。