اضافه کردن پلیمریزاسیون: پایه ها

اضافه کردن پلیمریزاسیون، که به عنوان پلیمریزاسیون زنجیره رشد نیز شناخته می شود، فرایندی است که مونومرها – مولکول های کوچک با پیوندهای غیر اشباع – همراه با هم برای تشکیل زنجیره های پلیمری طولانی بدون از بین بردن هر مولکول کوچک، این واکنش معمولا شامل سه مرحله است: شروع، انتشار و خاتمه مرحله شروع بسیار مهم است زیرا گونه های واکنشی -رادیکال، clicions یا محرک های خطرناک تولید می کنند (اما تولید یک زنجیره ای از آن است).

در تنظیمات صنعتی، اضافه کردن پلیمریزاسیون سالانه میلیون ها تن پلیمر تولید می کند، از جمله پلی اتیلن، پلی تیتریرنن و پلی وینیل کلرید.این مواد در بسته بندی، قطعات خودرو، دستگاه های پزشکی و الکترونیک قرار دارند.

چرا فعالان سبز اهمیت می دهند

مبتکران سبز برای به حداقل رساندن آسیب های زیست محیطی در طول چرخه عمر خود طراحی شده اند، آنها به طور معمول از مواد تجدید پذیر مشتق شده اند، دارای سمیت پایین، تحت شرایط خفیف تر عمل می کنند و پس از استفاده به محصولات بی ضرر تجزیه می شوند.تغییر به سمت مبتکران سبز با اصول گسترده تر شیمی سبز، به ویژه کاهش مواد خطرناک، استفاده از حلال های امن تر و یک هیدروژل و طراحی برای تخریب هماهنگ می شود.

پذیرش مبتکران سبز نه تنها یک ضرورت زیست محیطی بلکه یک فرصت اقتصادی است که شرکت هایی که در شیمی پایدار سرمایه گذاری می کنند می توانند محصولات خود را متمایز کنند، مقررات سختگیرانه تر را رعایت کنند و همچنین بسیاری از مبتکران سبز عملکرد بهتری در برنامه های خاص ارائه می دهند - مانند عکس العمل های روشن که درمان کم انرژی را قادر می سازد - ایجاد یک مزیت رقابتی.

ویژگی های کلیدی Initiator های سبز

  • منشأ قابل تجدید: از بیوماها، روغن های گیاهی یا عصاره های طبیعی به جای نفت، مشتق شده است.
  • [[۱] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱] [۱۰] [۱] [۱۰] [۱] [۱۰] [۱] [۱] [۱۰] [۱] [۱۰] [۱۰] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۱] [۱] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۱] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۱] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳]
  • شرایط واکنش های خفیف: فعال در دمای محیط یا تحت نور قابل مشاهده، کاهش مصرف انرژی.
  • محصولات جانبی قابل تجزیه و تحلیل: Decompose به مواد بی ضرر پس از پلیمریزاسیون، جلوگیری از تجمع در محیط زیست.
  • بهره وری بالا: نیاز به غلظت پایین تر برای دستیابی به تبدیل کامل، کاهش بار شیمیایی.

انواع مبتکران سبز در جزئیات

ارگانهای منابع طبیعی

ارگانها از اسیدهای آمینه، قندها یا عصاره های گیاهی مشتق شده اند [به عنوان یک آغازگر رادیکال موثر]، برای مثال، لاکتون از لایه های میوه و tea پلی فنول می تواند رادیکال ها را تحت شرایط حرارتی خفیف تولید کند که محققان به طور کامل از مواد شیمیایی مقاوم سازی شده اند (F2) و منابع دقیق توزیع الکترونیکی را توسعه داده اند.

Photoinitiator فعال شده توسط Visible Light

عکس العمل های UV سنتی به لامپ های فرابنفش با انرژی بالا متکی هستند که برق قابل توجهی مصرف می کنند و می توانند مونومرها یا مواد افزودنی را کاهش دهند. [10] فتوکپی های نوری قابل مشاهده از طول موج های طولانی استفاده می کنند، و اغلب از آن استفاده می کنند (FLT 3:LT3:LT2LT2، عکس یا مشتقات مضر [F:1] این ترکیبات غیر سمی هستند و تنها نیاز به استفاده از کامپوزیت های کم ارزش دارند.

سازنده های رادیکال Bologicalical Initiator

برخی از مبتکران طراحی شده اند تا به طور طبیعی پس از پلیمریزاسیون تجزیه شوند. نمونه ها شامل peroxides مشتق شده از اسیدهای چرب در روغن های پخت و پز و پز یافت می شوند و ترکیبات شیمیایی ساده، به ویژه از مواد شیمیایی گیاهی مهم برای این مواد طبیعی استفاده می کنند.

سیستم های مقدماتی

آنزیم ها مانند اسب سواران براکسیداز (HRP) و laccase می تواند پلیمریزه کردن را تحت شرایط خفیف غلظت با استفاده از هیدروژن یا اکسیژن به عنوان co-initiator ها به شدت مشخص، در حالی که آنها در نزدیکی آزمایش های پلیمری استفاده می کنند و با استفاده از محدودیت های تولید مجدد، و کاهش سرعت کمتری دارند.

مقایسه ی مبتکران سنتی و سبز

Parameter Traditional Initiators Green Initiators
Source Petrochemical Renewable biomass
Toxicity High (carcinogenic, reactive) Low to none
Reaction temperature 60–100 °C Room temp to 50 °C
Energy input High (heating, UV) Low (visible LED)
Byproducts Toxic, accumulate Biodegradable, harmless
Recyclability Often inhibits recycling Compatible with green adhesives

مزایای استفاده از Initiator های سبز

تغییر در مبتکران سبز مزایای قابل اندازه گیری را در چندین حوزه ارائه می دهد:

  • کاهش تاثیر محیطی: انتشار گازهای گلخانه ای پایین به دلیل شرایط پردازش خفیف تر و خوراک تجدید پذیر، ارزیابی عمر چرخه نشان می دهد که 60٪ کاهش در ردپای کربن در مقایسه با مسیرهای معمولی است.
  • ایمنی کاربر: قطع کنترل پراکسید انفجاری یا ترکیبات azoogenic. Green Initiator اغلب نقاط فلش بالاتر از 100 درجه سانتیگراد و غیر شکننده هستند.
  • کیفیت محصول: بسیاری از مبتکران سبز اجازه کنترل بهتر بر معماری پلیمر، منجر به توزیع وزن مولکولی محدود و نقص کمتر است، این برای کاربردهای با کارایی بالا مانند سیستم های تحویل مواد مخدر حیاتی است.
  • مزایای زندگی: پلیمرهای ساخته شده با مبتکران زیست محیطی می توانند تحت تاثیر قرار دادن یا ترکیب، تراز با اهداف اقتصاد دایره ای قرار گیرند.

چالش ها و موانع

علی رغم وعده، مبتکران سبز با موانع عملی مواجه هستند که پذیرش گسترده را محدود می کنند:

  • قابلیت پذیری: بسیاری از مبتکران زیست محیطی دارای عمر قفسه محدود و نیاز به شرایط ذخیره سازی تخصصی هستند.
  • Cost: تولید عصاره های طبیعی خالص یا آنزیم های رتینوئیستی می تواند 5 تا 10 برابر گران تر از آغازگرهای شیمیایی کالا باشد.
  • عدم توانایی: مبتکران سبز ممکن است به خوبی در حلال های غیر قابل تشخیص و یا با مونومرها هیدروفوبیک انجام نمی شود.
  • ] پذیرش شتاب بخش: مبتکران جدید باید تحت آزمایش و ثبت نام گسترده ای تحت REACH، TSCA یا چارچوب های مشابه، اضافه کردن زمان و هزینه.

برنامه های صنعتی و مطالعات موردی

پوشش ها و چسب ها

صنعت پوشش ها از طریق نور قابل مشاهده برای UV-curable Paints و Lockes استفاده می کنند.یک مثال برجسته (FLT:0) سیستم های مبتنی بر Y (FLT:1) در پوشش های چوبی استفاده می شود که به سرعت تحت لوله های LED خانگی درمان می شوند، مصرف انرژی را تا 80٪ در مقایسه با لامپ های رایج جیوه کاهش می دهد.

مواد زیست پزشکی

پلیمریزه کردن برای هیدروژل های مورد استفاده در مهندسی بافت باید غیر سمی باشد (FLT:0) پلیمریزاسیون با واسطه برای ایجاد ⁇ های ژلین بدون پراکسید باقی مانده در درمان [FLT3] استفاده شده است.[۱۰] این روش برای استفاده از یک سلول ضد التهاب (به طور مشابه با عکس های حاوی یک عکس از سوی BLT5).

چاپ 3D

تولید افزودنی به طور قابل توجهی از مبتکران سبز بهره مند می شود.به عنوان مثال، فتوکپی مشتق شده از فوتونی اجازه می دهد رزین های استریولیتوگرافی با نور طبیعی درمان شوند، از بین بردن نیاز به لیزرهای UV گران قیمت. محققان در دانشگاه کالیفرنیا، داربست های 3D چاپ شده با خواص مکانیکی قابل مقایسه با چاپ سنتی با استفاده از بیوتکنولوژی کامل را نشان داده اند.

مرزهای تحقیق و نوآوری

حال R&؛D بر غلبه بر چالش های ذکر شده در بالا تمرکز می کند.

  • [FLT: 1] ترکیب مبتکران سبز با شتاب دهنده های نانومواد (به عنوان مثال، نانو فیبرهای سلولز) برای افزایش بهره وری بدون قربانی پایداری.
  • طراحی محاسباتی: استفاده از یادگیری ماشین برای پیش بینی عملکرد مبتکرانه مبتنی بر زیست محیطی، کاهش آزمایش آزمایشی و تروریستی.
  • پردازش مداوم: فن آوری های میکروکنتر که کنترل دقیق بر واکنش های اولیه سبز، بهبود بازده و مقیاس پذیری را فراهم می کند.
  • شیمی سکولار: توسعه مبتکرانه که نه تنها سبز هستند بلکه ساخت پلیمر نهایی را برای بازیافت حلقه بسته تسهیل می کند.

نقش سیاست و استانداردها

مقررات دولتی تسریع در تصویب داخلی سبز (FLT:0 استراتژی برای پایداری فشار برای فاز خارج از مواد خطرناک در محصولات مصرفی: در ایالات متحده آمریکا، EPA] انتخاب امن تر [ [FLT3] برنامه کاردانی که به طور واضح از مواد زیست محیطی استفاده می کنند.

نتیجه گیری

ادغام مبتکران سبز به اضافه پلیمریزاسیون ایده آل دور نیست - این یک تحول عملی و مداوم از صنعت پلیمر است.از ارگانوسیتی و سیستم های نور قابل مشاهده برای مسیرهای آنزیم محور است - این مبتکرانه ها سمیت را کاهش می دهند، استفاده از انرژی را کاهش می دهند و محصولات زیست محیطی را فعال می کنند.در حالی که موانع در ثبات، ثبات صنعتی و ادغام صنعتی باقی می مانند، مسیر روشن است که توسعه پایدار تولید کنندگان آن را بدون دستیابی به فن آوری های شیمیایی پایدار، و تقویت می کند.

برای مطالعه بیشتر در اصول شیمی سبز، اصول شیمی سبز را ببینید برای بررسی دقیق از مبتکران رادیکال مبتنی بر زیست محیطی، با مقاله ] پلیمریزه سازی سبز [FLT3] در Progress در علوم پلیمر [F5] مشورت کنید.