Halogenbindningsmedierad metallfri kontrollerad katjonisk polymerisation

Anonim

Kemister vid Nagoya Institute of Technology (NITech) rapporterar en metallfri metod för att kontrollera katjonisk polymerisation som ger en ny ram för industrik polymerer av högre kvalitet som är tillämpliga på halvledare och biomaterial. Reaktionen beror på svag halogenbindning och tillsats av en liten mängd ammoniumsalt för framställning av långa, homogena polymerer. Studien kan läsas i Kemi - En europeisk tidskrift.

Polymeren syntetiseras genom katjonisk polymerisation, som ett exempel, genom en reaktionsprocess som tillsammans med vinylmolekylen kräver kombinationen av en katalysator och en initiator kallad ett initierande system.

"Metallhalogenidkatalysatorer är väl studerade vid katjonisk polymerisation, men de skapar föroreningar som är ansvariga för färgning och nedbrytning av polymerer. Det finns stor efterfrågan på metallfria initieringssystem", säger docent Koji Takagi, som först skrev författningen.

Utmaningen vid katjonisk polymerisation är att producera en lång polymer som är homogen utan tillsats av metallbaserade katalysatorer. Katalysatorernas roll är att abstrahera en anjon från initiatorn, såsom en halogenid, som reversibelt interagerar med katalysatorn och polymerpropagationsänden. Av denna anledning föredras svag bindning, eftersom annars biverkningar kan uppstå som äventyrar homogeniteten och storleken hos framställda polymerer. I den nya studien visar Takagi och hans kollegor att klorid ger den bästa haliden, eftersom det bildar lämpligt svaga halogenbindningar med en 2-jodimidazoliumkatalysator.

"2-jodimidazoliumkomponenten är ett krav på katalysatorn om vi vill polymerisera isobutylvinyleter (IBVE)", säger han och talar om de första vinylföreningarna som används för att visa katjonisk polymerisation.

Forskarna fann att om andra halogenider användes i initiatorstrukturen, skulle en del av katalysatorn nedbrytas, delvis på grund av styrkan hos halogenbindningen.

Kloridanjonen som användes i hans initiator kunde effektivt växla fram och tillbaka mellan katalysatorn och den utbredande änden av IBVE, varigenom en polymer med stor molekylvikt och smal molekylviktdistribution genererades.

Studien visar vidare den ideala temperaturen (-10 oC) och koncentrationer av initieringssystem för reaktionen (10 mM vardera). Dessa förhållanden minimerade biverkningar som riskerade att kompromissa med molekylvikten och molekylviktsfördelningen.

Slutligen kan kontrollerbarheten hos katjonisk polymerisation förbättras med tillsats av en liten koncentration av ammoniumsalt.

"Läggande av ammoniumsalt tillät oss att modifiera polymerisationshastigheten och molekylviktsfördelning", sa Takagi.

Sammantaget noterar han att processen har ett stort antal attraktiva egenskaper för polymersyntes, och utvidgar polymerens applicering för användning av el och biomaterial.

menu
menu