Предисловие редактора перевода | 5 |
Предисловие авторов | 7 |
|
Глава 1. Основные законы фотохимии | 9 |
|
1.1. Свет и его энергия | 9 |
1.2. Поглощение излучения | 11 |
1.3. Фотохимические реакции | 14 |
1.4. Квантовый выход | 15 |
1.5. Электронно-возбуждённые состояния | 15 |
1.5.1. Излучательные процессы | 18 |
1.5.2. Безызлучательные процессы | 19 |
1.5.3. Время жизни электронно-возбуждённых состояний | 21 |
1.5.4. Определение констант скорости интеркомбинационной |
конверсии | 23 |
1.5.5. Информация, получаемая из спектральных данных | 25 |
1.5.5.1. Спектры поглощения | 25 |
1.5.5.2. Спектры испускания: флуоресценция и фосфоресценция | 28 |
1.5.5.3. Величины, вычисляемые из спектров | 30 |
1.5.6. Дезактивация возбуждённых состояний | 33 |
1.5.7. Процессы безызлучательного переноса энергии | 39 |
1.5.7.1. Резонансный перенос энергии возбуждения | 39 |
1.5.7.2. Обменный перенос энергии | 42 |
1.5.7.3. Перенос энергии при столкновениях | 43 |
1.5.8. Излучательный перенос энергии | 45 |
1.5.9. Замедленная люминесценция | 46 |
1.6. Кинетика фотохимических реакций | 49 |
1.6.1. Основы кинетики фотохимических реакций | 49 |
1.6.1.1. Кинетика фотохимических реакций при облучении |
монохроматическим светом | 49 |
1.6.1.2. Кинетика фотохимических реакций при облучении |
полихроматическим светом | 55 |
|
Глава 2. Общий механизм деструкции полимеров | 58 |
|
2.1. Первичные реакции, приводящие к диссоциации связей в |
полимерах | 58 |
2.2. Первичные реакции возбуждённых карбонильных групп в |
полимерах | 65 |
2.3. Изучение образующихся в процессе деструкции свободных |
радикалов методом электронного парамагнитного резонанса | 66 |
2.3.1. Введение в ЭПР-спектроскопию | 66 |
2.3.2. Спектрометры электронного парамагнитного резонанса | 75 |
2.3.3. Изучение методом электронного парамагнитного |
резонанса деструкции полиолефинов | 77 |
2.3.3.1. Структура свободных радикалов | 78 |
2.3.3.1.1. Спектры ЭПР свободных радикалов полиэтилена | 78 |
2.3.3.1.2. Спектры ЭПР свободных радикалов полипропилена | 82 |
2.3.3.1.3. Структура перекисных радикалов | 85 |
2.3.3.2. Расходование макрорадикалов в полимерах | 88 |
2.3.3.3. Фотоиндуцированное превращение радикалов | 91 |
2.4. Кинетика реакций фотодеструкции и сшивания полимеров | 94 |
2.4.1. Введение в кинетику деструкции | 94 |
2.4.2. Кинетика фотодеструкции и фотосшивания | 99 |
2.4.3. Введение в кинетику фотодеполимеризации | 102 |
2.4.4. Квантовый выход процесса фотодеструкции | 102 |
|
Глава 3. Общий механизм окислительной деструкции |
полимеров | 119 |
|
3.1. Физическая природа молекулярного кислорода | 119 |
3.2. Механизм фотоокисления полимеров | 119 |
3.2.1. Реакции инициирования | 120 |
3.2.2. Образование полимерных гидроперекисей | 120 |
3.2.3. Распад полимерных гидроперекисей | 121 |
3.2.4. Внутримолекулярное продолжение цепи перекисными |
радикалами | 122 |
3.2.5. Образование гидроксильных групп | 122 |
3.2.6. Образование карбонильных и альдегидных групп | 122 |
3.2.7. Реакции обрыва цели | 124 |
3.3. Физические аспекты окисления полимеров | 125 |
3.4. Введение в кинетику фотоокисления полимеров | 129 |
3.5. Экспериментальные методы кинетических измерений | 132 |
3.5.1. Измерение поглощения кислорода | 132 |
3.5.2. Определение констант скорости | 136 |
3.6. Хемилюминесцентные реакции | 140 |
3.7. Роль ионов металлов и окислов металлов при фотоокислении |
полимеров | 143 |
|
Глава 4. Фотодеструкция и фотоокисление отдельных |
полимеров | 146 |
|
4.1. Карбоцепные полимеры | 147 |
4.1.1. Полиолефины | 147 |
4.1.1.1. Полиэтилен | 148 |
4.1.1.2. Полипропилен | 156 |
4.1.1.3. Полиизобутилен | 170 |
4.1.2. Поликетоны | 172 |
4.1.2.1. Сополимеры этилена и окиси углерода | 172 |
4.1.2.2. Поликетоны на основе полиэфиров | 175 |
4.1.2.3. Полиметилвинилкетон | 176 |
4.1.2.4. Сополимер метилвинилкетона и метилметакрилата | 177 |
4.1.2.5. Полиметилизопропенилкетон | 177 |
4.1.2.6. Поливинилфенилкетон | 178 |
4.1.2.7. Сополимеры винилфенилкетона и стирола | 180 |
4.1.2.8. Поливинилбензофенон | 180 |
4.1.3. Полиакрилаты и полиметакрилаты | 181 |
4.1.3.1. Полиакриловая и полиметакриловая кислоты | 181 |
4.1.3.2. Полиметакрилат и полиэтилакрилат | 183 |
4.1.3.3. Полиметилметакрилат и полиэтилметакрилат | 185 |
4.1.3.4. Другие полиакриловые и полиметакриловые эфиры | 191 |
4.1.3.4.1. Поли-трет-бутилакрилат | 191 |
4.1.3.4.2. Поли-н-бутилметакрилат | 191 |
4.1.3.4.3. Поли-N-диметил-β-аминоэтилметакрилат | 194 |
4.1.4. Поливинилкарбамат | 195 |
4.1.5. Полистиролы | 195 |
4.1.5.1. Полистирол | 195 |
4.1.5.2. Поли-α-метилстирол | 216 |
4.1.5.3. Поли-л-метилстирол | 222 |
4.1.6. Полиакрилонитрил | 223 |
4.1.7. Поливинилхлорид | 225 |
4.1.7.1. Другие галогенированные полимеры и сополимеры | 230 |
4.1.8. Поливиниловый спирт и поливинилацетат | 230 |
4.1.9. Поливинилпирролидон | 233 |
4.1.10. Полидиены | 234 |
4.1.10.1. цис-1,4-Полибутадиен | 234 |
4.1.10.2. Полипентамеры | 236 |
4.1.10.3. 1,2-Полибутадиен | 238 |
4.1.10.4. цис-1,4-Полиизопрен | 238 |
4.1.10.5. Полипиперилен | 241 |
4.1.10.6. 3,4-Полиизопрен | 242 |
4.1.10.7. Фотоокисление полидиенов | 242 |
4.1.10.8. Сополимеры акрилонитрила, бутадиена и стирола |
(АБС) | 246 |
4.1.10.9. Хлорированный каучук | 246 |
4.2. Гетероцепные полимеры | 247 |
4.2.1. Простые полиэфиры | 247 |
4.2.1.1. Полиоксиметилен | 247 |
4.2.1.2. Полиоксетаны | 249 |
4.2.1.3. Поли-2,6-Диметил-1,4-фениленоксид (ПФО) | 252 |
4.2.1.4. Фенольные смолы | 254 |
4.2.2. Полисульфиды и полисульфоны | 260 |
4.2.2.1. Полисульфиды | 260 |
4.2.2.2. Полисульфоны | 260 |
4.2.3. Поликарбонаты. | 265 |
4.2.4. Сложные полиэфиры | 268 |
4.2.4.1. Ненасыщенные полиэфиры | 268 |
4.2.4.2. Полиэтилентерефталат | 269 |
4.2.4.3. Другие полиэфиры | 274 |
4.2.5. Полиамиды | 274 |
4.2.5.1. Алифатические полиамиды (найлоны) | 274 |
4.2.5.2. Термостойкие полиамидь | 277 |
4.2.5.3. Обратимая фотодеполимеризация |
полигексаметилен-α-труксиламида | 277 |
4.2.6. Полиимиды и полиамидоимиды | 279 |
4.2.7. Полиуретаны | 280 |
4.2.8. Полисилоксаны | 282 |
4.2.9. Природные полимеры | 284 |
4.2.9.1. Целлюлоза и её эфиры | 284 |
4.2.9.1.1. Целлюлоза | 284 |
4.2.9.1.2. Ацетат целлюлозы | 287 |
4.2.9.1.3. Нитрат целлюлозы | 291 |
4.2.9.2. Шерсть | 291 |
4.2.10. Облучение полимеров светом высокой интенсивности | 293 |
|
Глава 5. Механизм фотоокисления полимеров с участием |
синглетного кислорода | 294 |
|
5.1. Физическая природа синглетного кислорода | 294 |
5.2. Методы получения синглетного кислорода | 298 |
5.2.1. Физические методы | 298 |
5.2.2. Химические методы | 299 |
5.2.3. Методы, основанные на применении сенсибилизаторов | 300 |
5.3. Химические реакции синглетного кислорода | 303 |
5.4. Основы кинетики процессов с участием синглетного кислорода | 307 |
5.4.1. Кинетика реакций окисления синглетным кислородом | 307 |
5.4.2. Методы определения параметров α в реакциях |
сенсибилизированного фотоокисления | 308 |
5.4.3. Определение констант скорости тушения синглетного |
кислорода | 310 |
5.4.4. Время жизни синглетного кислорода 1O2(1Δg) | 315 |
5.5. Механизм окисления и деструкции полимеров под действием |
синглетного кислорода | 315 |
|
Глава 6. Фотосенсибилизированные реакции полимеров | 320 |
|
6.1. Фотохимические процессы в растворах полимеров | 320 |
6.1.1. Фотохимия растворителей | 320 |
6.1.1.1. Спирты | 320 |
6.1.1.2. Кетоны | 321 |
6.1.1.3. Углеводороды | 322 |
6.1.1.4. Тетрагидрофуран | 328 |
6.1.1.5. Органические галогениды | 330 |
6.1.2. Влияние растворителей на фотохимические процессы в |
растворах полимеров | 331 |
6.2. Фотосенсибилизированные реакции полимеров в растворе и в |
твёрдом состоянии | 335 |
6.2.1. Основы фотохимии сенсибилизаторов и их роль в |
фотосенсибилизированной деструкции и фотоокислении полимеров | 336 |
6.2.1.1. Фотосенсибилизирующее действие окислов и |
солей металлов | 336 |
6.2.1.2. Карбонильные соединения | 339 |
6.2.1.2.1. Кетоны | 339 |
6.2.1.2.2. Дикетоны | 350 |
6.2.1.3. Хиноны | 351 |
6.2.1.4. Перекиси | 354 |
6.2.1.5. Соединения с азотсодержащими хромофорными группами | 355 |
6.2.1.5.1. Азосоединения | 355 |
6.2.1.5.2. Нитрозосоединения | 356 |
6.2.1.5.3. ДФПГ как сенсибилизатор | 358 |
6.2.1.6. Полициклические углеводороды | 360 |
6.2.2. Сенсибилизированная красителями фотодеструкция полимеров | 365 |
6.2.2.1. Фотохимия красителей | 365 |
6.2.2.2. Роль красителей в фотосенсибилизированной деструкции |
и окислении полимеров | 374 |
6.2.3. Сенсибилизированное фотосшивание полимеров | 378 |
|
Глава 7. Перенос энергии в полимерах | 385 |
|
7.1. Межмолекулярный перенос энергии в полимерах | 387 |
7.2. Внутримолекулярный перенос энергии в полимерах | 397 |
7.3. Перенос энергии при хемилюминесцентных реакциях в полимерах | 403 |
|
Глава 8. Фотохимия полимеров в среде реакционноспособных |
газов | 404 |
|
8.1. Образование синглетного кислорода в атмосфере | 405 |
8.2. Взаимодействие озона с полимерами | 407 |
8.3. Взаимодействие атомарного кислорода с полимерами | 409 |
8.4. Роль SO2 и N02 при световом старении полимеров | 411 |
8.5. Фотохимическое хлорирование полимеров | 413 |
|
Глава 9. Роль фоторазрушаемых полимеров в промышленности |
упаковочных материалов | 414 |
|
Глава 10. Защита полимеров от действия ультрафиолетового света | 417 |
|
10.1. Введение в механизм светостабилизации | 417 |
10.2. Стабилизаторы для промышленных полимеров | 418 |
10.2.1. Пигменты | 418 |
10.2.1.1. Неорганические и органические пигменты | 418 |
10.2.1.2. Сажа | 420 |
10.2.1.3. Флуоресцирующие соединения | 421 |
10.2.2. Абсорберы с карбонильными хромофорными группами | 425 |
10.2.2.1. Фениловые эфиры бензойной кислоты | 425 |
10.2.2.2. Оксибензофеноны | 429 |
10.2.3. Абсорберы с азотсодержащими хромофорными группами | 431 |
10.2.3.1. Бензотриазолы | 431 |
10.2.3.2. симм-Триазины | 433 |
10.2.3.3. Другие соединения с азотсодержащими хромофорными |
группами | 434 |
10.2.4. Другие органические соединения, действующие как |
светостабилизаторы | 436 |
10.2.5. Металлоорганические соединения как абсорберы | 437 |
10.2.5.1. Производные ферроцена | 437 |
10.2.5.2. Хелаты металлов | 437 |
10.2.6. Светостабилизаторы как тушители возбуждённых состояний |
полимеров | 440 |
10.2.7. Фотохромные абсорберы | 442 |
10.2.8. Полимерные абсорберы ультрафиолета | 444 |
10.2.9. Стабильные полимеры как стабилизаторы | 447 |
10.3. Эффективность защитного действия абсорберов ультрафиолета | 451 |
10.4. Технические и экономические проблемы применения |
светостабилизаторов | 454 |
10.5. Новые тенденции в синтезе и применении светостабилизаторов | 468 |
|
Глава 11. Механизм ингибирования окисления полимеров | 474 |
|
11.1 Введение в механизм ингибирования окисления | 474 |
11.2. Роль антиоксидантов при ингибировании фотодеструкции | 482 |
11.3. Синергизм в процессах термо- и фотоокисления | 482 |
|
Глава 12. Экспериментальные методы в фотохимии | 487 |
|
12.1. Введение | 487 |
12.2. Источники света для фотохимических исследований | 488 |
12.2.1. Солнечный свет | 488 |
12.2.2. Дуговые газоразрядные лампы | 488 |
12.2.2.1. Ртутные лампы низкого давления | 489 |
12.2.2.2. Ртутные лампы среднего давления | 493 |
12.2.2.3. Ртутные лампы высокого давления | 494 |
12.2.2.4. Ртутно-таллиевые или ртутно-индиевые лампы | 502 |
12.2.2.5. Ксеноновые лампы | 502 |
12.2.2.6. Натриевые лампы | 505 |
12.2.2.7. Люминесцентные лампы | 505 |
12.2.2.8. Вольфрамовые лампы | 506 |
12.2.2.9. Угольная дуга как источник света | 507 |
12.2.2.10. Источники вакуумного ультрафиолета | 508 |
12.2.3. Лазерные источники | 508 |
12.3. Фотохимические методы и оборудование | 510 |
12.3.1. Зеркала для ультрафиолетового излучения | 510 |
12.3.2. Пучок оптических волокон | 512 |
12.3.3. Применение фильтров | 513 |
12.3.3.1. Стеклянные фильтры | 513 |
12.3.3.1.1. Твёрдые пропускающие фильтры | 513 |
12.3.3.1.2. Монохроматические фильтры | 515 |
12.3.3.2. Химические фильтры | 518 |
12.3.3.2.1. Жидкостные пропускающие фильтры | 518 |
12.3.3.2.2. Жидкостные фильтры для выделения отдельных |
полос | 518 |
12.3.3.3. Пластмассовые фильтры | 524 |
12.3.3.4. Флуоресцирующие фильтры | 524 |
12.3.4. Применение монохроматоров | 526 |
12.3.5. Фотохимические реакторы и кюветы | 527 |
12.3.6. Вискозиметры для фотохимических исследований | 535 |
12.4. Дозиметрия в фотохимии | 538 |
12.5. Измерение света | 541 |
12.6. Измерение квантового выхода | 543 |
12.6.1. Ферриоксалатный актинометр | 544 |
12.6.2. Уранилоксалатный актинометр | 547 |
12.6.3. Актинометр на основе соли Райнеке | 548 |
12.6.4. Лейкоцианид малахитового зелёного в качестве |
актинометра | 549 |
12.6.5. Актинометр на основе нитробензальдегида | 549 |
12.6.6. Бензофенон-бензгидрольный актинометр | 551 |
12.6.7. Актинометр на основе бутирофенона | 551 |
12.6.8. Газофазные актинометры для области вакуумного |
ультрафиолета | 551 |
12.7. Измерение люминесценции | 552 |
12.7.1. Измерение спектров флуоресценции | 552 |
12.7.2. Стандартизация методов измерения спектров флуоресценции | 558 |
12.7.3. Измерение времени жизни флуоресценции | 559 |
12.7.4. Измерение спектров и времени жизни фосфоресценции | 561 |
12.7.5. Измерение хемилюминесценции | 562 |
12.8. Импульсный фотолиз | 563 |
12.9. Дополнительное оборудование в фотохимической лаборатории | 569 |
|
Глава 13. Атмосферостойкость пластических масс | 570 |
|
13.1. Методы испытания атмосферостойкости полимеров в природных |
условиях | 570 |
13.2. Лабораторные методы искусственного старения и испытания |
атмосферостойкости полимеров | 573 |
13.3. Интерпретация результатов, полученных при старении полимеров | 576 |
|
Список литературы | 581 |
Список дополнительной литературы | 645 |
Предметный указатель | 647 |