モノマーの化学構造は、ポリマー化の動態だけでなく、その結果ポリマーのマクロスコープ動作を兼ね備えています。最も決定的な構造特徴の中では、モノマーのバックボーンに取り付けられたサブ構成要素です。これらのペンダントグループは、電子分布、steric hindrance、および分子相互作用に影響を及ぼします。これは、ポリマーの熱、機械的、光学的特性を一緒に予測します。慎重に置換体を選択することにより、ポリマー材料は、特定の材料から特定の材料を合成材料にすることができます。

モノマーの代替体を理解する

モノマー置換体は、モノマーのコア構造に水素原子を置き換える原子や原子のグループです。それらはサイズ、極性、および電子的特性で異なります。それらが2つの主要なメカニズムを介して生じる影響:電子効果(誘導および共鳴)および滅菌効果。これらの効果を理解することは、重合行動や材料特性を予測するために不可欠です。

電子効果: 寄付対. ウィディンググループ

アルマイト(-CH3、-C2H5)やアルコキシ(-OCH3、-OCH2CH3)などの電子密度を増加させ、モノマーの反応センターに電子密度を増加させます。この活性化は、転移状態を安定させ、チェーンの端を繁殖させ、多くの場合、重合を加速します。逆に、電気分解グループ(EWG)は、ニトロ(-NO2)、サイノ(-CO-NO2)、および誘導体(CO-CO-NO)などのグループを主に排出するかどうかを、およびグループを除去するかどうかを、これらは、またはグループを除去するかどうかを、または、または、または、グループを除去する。

ステリック効果:サイズとバルク

副構成体が成長するチェーン端にモノマーの物理的に妨げるアプローチに十分な十分な場合のステリック・ヒドレンは、起こります。 tert-butyl (-C(CH3)3)のようなかさ張られたグループ、アダマンチル、または長いアルキル鎖は、特に、活動的な場所が露出される重合性およびcationicシステムでかなり減らすことができます。 ステリック効果はまたポリマー蝕知およびチェーンのパッキングに影響を与えます、水晶および転移の方向転換に導きます(プロファイレン)。 副作用は、同じです。

ポリマー化率への影響

ポリマー化率は、モノマー分子が成長するポリマーチェーンに追加する容易さに依存します。 置換体は、エネルギー障壁と伝播種の安定性を変更することによって、この追加ステップに影響を与えます。 効果は、チェーン成長の重合(フリーラジカル、カチオン、アニオン)で最も顕著であり、ステップ成長システムにも現れます。

自由・非正規のポリマー化

自由で-radical の重合では、置換体はイニシアチブおよび伝搬に影響を与えます。 電子-寄付グループは、ラジカル センターを安定させ、活性化エネルギーをさらに低下させます。例えば、スチレン(フェニル基置換)はエチレンよりも速く重合します。フェニル リングは、共鳴による不快な電子を局部化します。リング(例えば、4-メチルスチレン) は、エチレンよりも速く、より強い効果を発揮します。 メチル結合剤は、エチレンを誘発する効果を低減します。

[

]Q-eスキームは、Alfreyと価格によって開発され、Qが単体反応を表す、そしてeが極性を表すコ重合における置換効果を定量化します。 同様のe値を持つモノマーは、うまく共重する傾向があります。

イオン化ポリマー化

イオン化重合は、カルボレーションの中間体を安定させる電子結合置換体によって加速されます。イソブチレン(二重結合の2つのメチルグループ)は、従来の例です。それは、カチオン系における高い反応がメチル基からの多収縮および誘導寄付によるものです。ビニールエーテル(またはグループ)は、カチオン系でも非常に反応します。逆に、電気分解および重合性硬化性を有する。それらは、重合性および重合性硬化性を有する。

Step‐Growth の高分子化

成長(凝縮)の重合では、ディエイター、ジアミン、またはディオールなどのモノマーの置換体は、機能グループの再活動に影響を与えます。 カルボキシル酸(例えば、硝酸がニトログループと芳香リングに付着したとき)に隣接するエレクトロン・アダーウィンググループが酸性度を高め、カルボニルをより多くのエレクトロフィルフィカルにすることで、それによって、アルコールまたはサブジェールの反応を加速する。 モノマーは、単体活性値の反応を抑えます。

最終ポリマー特性への影響

置換体は、ポリマーのバックボーンに永久に組み込まれ、その熱動作、機械的反応、容解性、耐久性を決定します。 置換構造の小さな変化でさえ、劇的に異なるアプリケーションプロファイルにつながることができます。

熱的特性: ガラス転移および融点

ポリマー熱伝達は、チェーンの可動性とインターチェーンの相互作用によって管理されます。 多重サブ構成体は、ガラス転移温度([])]Tg])を増加させます。 例えば、ポリ(メチルメタクリレート)の対]Tg[FLT][FLT[FLT][FLT][FLT][FLT][FLT]][FLT]]][FLT]]][FLT[FLT]]]]]]]]][FLT[FLT[FLT[FLT[F]]]]]]]]]][FLT[FLT[F]]]]]]][F][FLT[F][FLT[F]]]]]]]]][F][FLT[FLT[F [F]][F][F[FLT[F]]]][F][F[F]]]]]]]

機械的特性:強さ、柔軟性および靭性

機械的特性は、エネルギーと抵抗の変形を吸収するポリマーの能力を反映しています。 硬質置換体(例えば、フェニル、ナフチル)は、弾性率と引張強さを増加させ、壊れ目の伸びを減少させます。 かさばりグループは、チェーンの滑りを防ぎ、材料の補強剤を増強しますが、より脆弱です。 逆に、柔軟なアルキルのサイドチェーン(例えば、長い枝のポリオレフィン)は、変形を抑え、プラスチックの変形を抑えることにより靭性と衝撃抵抗を増加させます。 変形が、結合されたバランスと結合されたバランスを最適化します。

光学特性: 色、透明物および紫外線吸収

凝集した芳香族のサブステーケント(例えば、フェニル、ナフチル、バイフェニル)は紫外線フィルターやフォトキャビライザーとしてポリマーを有用なようにする紫外線を吸収します。例えば、ポリ(ビニルベンゾフェノン)は、強いUV吸収を発揮します。多角的に変化する吸収を長期波長に延ばすサブスケープ領域は、サブステーケントが多層の結晶を形成しない場合に保存されます。また、ポリスポーラゾール基材(非可塑性)は、ポリスポーラフェレンス(非可塑性)を透過性)する。

化学抵抗および容解性

極細置換剤は、極性溶剤の溶解性を高めます。例えば、多(酸-COOH)は、多(スチレン)(-C6H5)が炭化水素に溶解する間、水に溶解します。ハロゲン化物(F、-Cl、-Br)は、化学抵抗および難燃性を阻害します。多(テトラフルエチレン)(-F2-CCF2-CF2)は、耐火性および重質性硬化性が低下する可能性があるため、すべての耐薬品性を低下させ、重質および重質化剤の劣化を防止します。

置換選択によるポリマーの調整

サブステーケン効果を予測し、制御する能力は、ターゲット特性を持つポリマーの合理設計を可能にします。例えば、シナノグループをポリクリレートに導入することで、T]g[[および誘電率が増加し、コンデンサフィルムに有用である。ポリマー(アリルエーテルケトン)の基幹部は、溶融性物質を添加することなく、溶融性物質を増大します。

密度機能理論(DFT)や機械学習モデルを含む現代的な計算ツールは、研究者が希望するポリマー化率と最終特性の何千ものモノマー構造をスクリーニングできるようにします。これらのアプローチは、]のようなアプリケーションのための新しいポリマーを開発するために必要な実験的な努力を劇的に減らします。導電性ポリマー]または]]]] - 自己接着材料。

コンテンツ

Monomer の置換体は、二重の影響を発揮します。ポリマー形成の運動を制御し、最終材料の物理的および化学的特性を定義します。電子安定化による電子的安定化および電子結合のグループ変化反応; steric バルクは、チェーンの可動性とパッキングに影響を及ぼします。これらの関係を理解することで、化学者は、正確に調整された熱、機械的、光学的、および化学的特性を有するポリマーを効率的にそして収量するモノマーを設計することができます。さらに、合成材料の合成および複合材料の合成を促進し、次のエネルギーを生産することができます。

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