2025-01-13 17:15:40

光固化涂料在光照射下發(fā)生的化學反應遵循以下光化學反應基本定律。

一、光化學反應第一定律（Crotthus-Draper格魯蘇斯-德雷珀定律）：

只有被分子吸收的光才能引起光化學反應。

此定律雖然是定性的，但卻是近代光化學的重要基礎。該定律在1818年由Grotthus和Draper提出，故又稱為Grotthus-Draper定律。此定律說明進行光化學反應時，必須使光源的波長與光反應物質(zhì)的吸收波長相匹配，若用的光不被物質(zhì)所吸收，是不會引起光化學反應的。

二、光化學反應第二定律（Stark-Einstein斯塔克-愛因斯坦定律）：

一個分子只吸收一個光子，或者說分子的激發(fā)和隨后的光化學反應是吸收一個光子的結(jié)果。

此定律由斯塔克和愛因斯坦在1908年和1913年分別獨立提出，也稱光化學等價定律。

此定律意義為物質(zhì)分子吸收光子是量子化的，只吸收一個光子而不吸收半個或1/3個光子的能量。該定律使激發(fā)態(tài)的研究簡單化了，Stark-Einstein定律是光化學定量研究的基礎。需注意此定律在一般情況下是正確的，但近年來發(fā)現(xiàn)某些物質(zhì)在激光束強光照射下一個分子也可能吸收2個或2個以上光子的能量。

三、光吸收定律（Beer-Lambert比爾-朗伯特定律）：

朗伯特在1760年闡明了物質(zhì)對光的吸收程度和吸收介質(zhì)厚度之間的關(guān)系；1852年比爾提出光的吸收程度和吸光物質(zhì)濃度也具有類似關(guān)系。兩者結(jié)合起來就得到有關(guān)光吸收的基本定律——比爾-朗伯特定律。

光作用于物體時一部分可透過，一部分被反射，一部分被吸收；只有被物質(zhì)吸收的光可引起光化學反應。

光的吸收服從 Beer-Lambert 定律：I = I₀e^-kL或I = I₀10^-εL

式中，I₀為入射光強；I為透射光強；k為吸收系數(shù)；L為光程長度，ε為摩爾消光系數(shù)；k和ε可互相變換：k = 2.303ε。

如果通過的物質(zhì)是溶液，上式可改為：I = I₀e^-kcL或I = I₀10^-εcL

式中，c為摩爾濃度，將上式取對數(shù)得：lgI₀/I = εcL = A

式中，A為吸光度，吸光度和消光系數(shù)及濃度成正比。該定律對單色光嚴格適用，是分光光度計的基礎。

由此式可知，

1）被透明介質(zhì)吸收的入射光的百分數(shù)，與入射光的強度無關(guān)，且同一介質(zhì)每個相鄰層所吸收光的百分數(shù)相同；

2）被介質(zhì)吸收的輻射量與該介質(zhì)中能夠吸收該輻射的分子的數(shù)目成正比，即與有吸收作用的物質(zhì)的濃度成正比；

3）透射光的強度I隨光程長L（即光透過深度）呈指數(shù)下降，因此，光在吸光物質(zhì)中的透過深度是有限的，這就是光固化涂料涂層厚度受限的主要原因。

量子產(chǎn)率通常用來表征光化學反應發(fā)生程度。量子產(chǎn)率亦稱量子效率或量子產(chǎn)額，是光化學重要的基本量之一。一般情況下，光化學反應符合上述Stark-Einstein定律。但實際過程中發(fā)現(xiàn)，有些光化學反應在物質(zhì)分子吸收一個光量子后，通過連鎖反應，可形成比一個多的產(chǎn)物分子；另些情況下，吸收一個光量子后，形成比一個少的產(chǎn)物分子，即吸收幾個光量子，才產(chǎn)生一個產(chǎn)物分子。那么，吸收了光子的分子并不一定進行預期的光化學反應，把參與了預期反應的分子數(shù)（即生成產(chǎn)物的分子數(shù)）和體系所吸收的光子數(shù)的比值定義為量子效率φ（或量子產(chǎn)率）。對于特定的波長而言，即：

量子產(chǎn)率φ=生成產(chǎn)物分子數(shù)/吸收光子數(shù)=生成產(chǎn)物的物質(zhì)的量/吸收光子的物質(zhì)的量

吸收的光量子數(shù)用光照度計或化學吸收劑測定，參與反應的分子數(shù)可用多種分析方法如儀器分析、化學分析測定。

量子產(chǎn)率是衡量光量子利用效率的重要參數(shù)，量子效率的測定對于對理解反應機制、優(yōu)化條件及開發(fā)新材料和技術(shù)至關(guān)重要。光固化涂料的量子效率φ＞1，即表示光化學反應存在著鏈式反應如自由基光聚合、陽離子光聚合。

量子產(chǎn)率在多個領(lǐng)域有廣泛應用，如LED制造、生物成像、太陽能轉(zhuǎn)換、光固化材料研究、化學分析和環(huán)境監(jiān)測。在LED制造中，高的熒光量子產(chǎn)率是確保轉(zhuǎn)換效率和亮度的關(guān)鍵。在生物成像中，熒光量子產(chǎn)率可以提高成像的靈敏度和分辨率。

上一篇 下一篇