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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.75.2011.tde-28042011-163717
Documento
Autor
Nome completo
Douglas Rosa Bernardo
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2011
Orientador
Banca examinadora
Cavalheiro, Carla Cristina Schmitt (Presidente)
Chinelatto, Marcelo Aparecido
Giongo, Carolina Vautier Teixeira
Título em português
Fotofísica e fotoquímica de tioxantonas aneladas e avaliação de sua eficiência como fotoiniciador na polimerização de diacrilatos
Palavras-chave em português
Fotólise por pulso de laser
Fotopolimerização
Tioxantona
Resumo em português
Foram sintetizados a 5-tia-pentaceno-14-ona (TX-A) e a 5-tia-naftaceno-12-ona (TX-Np), dois compostos derivados da tioxantona, para serem usados como fotiniciadores em reações de polimerização de diacrilatos. Após purificação usando cromatografia em coluna e líquida de alta eficiência, esses compostos foram caracterizados por análise elementar (AE), espectroscopia na região do infravermelho (IV) e de ressonância magnética nuclear de próton (1H RMN). A caracterização do comportamento espectroscópico dos compostos foi feita utilizando-se espectroscopia na região do ultravioleta e visível (UV-vis) e de fluorescência. A UV-vis revelou que a TX-A apresenta maior absorção na região do visível em relação à TX-Np. Os resultados de fluorescência evidenciaram a dependência do solvente na emissão, juntamente com o comportamento das transições presentes. Os tempos de vida das espécies singlete foram determinados como sendo da ordem de nanosegundos, sendo maior em meio de solventes hidroxílicos polares. A fotólise por pulso de laser foi utilizada para estudar a absorção dos transientes, demonstrando que a TX-Np apresenta três máximos de absorção em 340, 450 e 590 nm, que foram atribuídos aos transientes do estado triplete/radical, radical cetila e ao estado triplete respectivamente, cujos tempos de vida se situam na ordem de microssegundos. Já a TX-A apresentou dois máximos de absorção em 415 e 515 nm, que correspondem à absorção do estado triplete do antraceno resultante da transferência de intramolecular de energia entre grupos da molécula. A avaliação do desempenho de ambos os compostos como fotoiniciadores foi feita com o auxílio da Fotocalorimetria Exploratória Diferencial (Foto-DSC) usando-se como modelo uma mistura dos monômeros BisGMa (dimetacrilato de bisfenilglicidila) e TEGDMA (dimetacrilato de trienilo glicol) nas proporções: 70:30; 30:70 e 50:50 (m/m), respectivamente. Estes estudos demonstraram que utilizando-se a TX-Np como fotoiniciador, a polimerização ocorreu com maior velocidade no sistema contendo maior proporção de BisGMA, que torna o sistema mais viscoso. Entretanto, maiores graus de conversão foram obtidos utilizando maiores proporções de TEGDMA, ou seja, misturas menos viscosa. Utilizando a TX-A, o sistema contendo BisGMA e TEGDMA na proporção 70:30 (m/m), apresentou maior velocidade de polimerização, enquanto a mistura contendo quantidades de massa iguais dos dois monômeros foi a que apresentou o maior grau de conversão. Quanto à influência de O2, apenas a TX-A apresentou resultado significativo na polimerização, quando o experimento foi realizado em ar.
Título em inglês
Photophysic and photochemistry of annelated thioxanthones and evaluation of efficiency as photoinitiator in polymerization of diacrylate
Palavras-chave em inglês
Laser flash photolysis
Photopolymerization
Thioxanthone
Resumo em inglês
The 5-thia-pentacene-14-one (TX-A) and 5-thia-naphthacene-12-one (TX-Np), both derivatives of thioxanthone have been synthesized and evaluated in relation to their performance as photoinitiators in diacrylates polymerization reaction. After purifying by column and liquid chromatography the compounds were characterized by elemental analysis (EA), spectroscopy in the infrared region (IR) and proton nuclear magnetic resonance (1H NMR). The spectral behavior of the thioxanthone derivatives was performed by spectroscopy in the ultraviolet and visible range (Uv-vis) and fluorescence. The UV-vis results revealed that TX-A presents higher absorption in the visible range than the TX-Np. The fluorescence data evidenced a dependence of the solvent nature in the emission. The life time of singlet species was determined as in the nano-seconds level, being higher in polar hydroxilic solvents medium. The laser flash-photolysis was used to investigate the transients absorption, revealing that the TX-Np have three absorption maxima at 340, 450 and 590 nm, which were attributed to the triplet state/radical, cetyl radical and triplet state, respectively, whose lifetimes were in the microseconds scale. Meanwhile, the TX-A showed two absorption maxima at 415 and 515 nm corresponding to the anthracene triplet state absorption from an intramolecular energy transfer between groups of the molecule. The performance of both photoinitiators had been evaluated by Photocalorimetry, using a mixture of bisphenylglycidyl dimetacrilate (BisGMA) and triethileneglycol dimetracrylate (TEGDMA) containing 70:30; 30:70 and 50:50 (w/w) of each monomer respectively. Such studies demonstrated that using TX-Np as a photoinitiator the rate of polymerization was higher when larger amounts of BisGMA is used in the mixture, making the system more viscous. However higher conversion degrees were found when higher amounts of TEGDMA are used, that means in less viscous mixtures. When TX-A is used as a photoinitiator the system containing 70:30 (w/w) of BisGMA and TEGDMA, showed higher rate of polymerizations while the mixture containing equal amounts of both monomers presented a higher conversion degree. Concerning the O2 influence, only the TX-A presented a significant polymerization extent when the experiment was performed in the presence of air.
 
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Data de Publicação
2011-07-06
 
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