Eklenme Polimerizasyon Süreçlerinde Serbest Radikal Mekanizmaları Anlamak
Ek polimerizasyon, polimer endüstrisinin temel taşıdır, polietilen, politoksi, polivinil klorür (VPN) Bu polimerler, tekstil, otomotiv bileşenleri, tıbbi cihazlar ve diğer sayısız uygulama gibi günlük malzemeleri üretmekten sorumludur.Bu tür kimyasal maddeler, serbest radikaller denilen kimyasal etkilerden oluşan bir zincir reaksiyonudur. Bu mekanizma, monomer birimlerinin hızlı ve verimli dönüşümünü uzun polimer zincirlerine olanak sağlar ve anlayış, polimer uygulamaları kontrol etmek için önemlidir.
Özgür Radikaller Nedir?
Serbest radikaller atomlar, moleküller veya dış kabuklarında boş olmayan bir elektrona sahipler. Bu, toksik olmayan elektronlar, daha sonra da radikaller üretenler için başka bir elektronla bir araya gelmelerini sağlıyor.In addition polimerizasyon bağlamında, serbest radikaller genellikle initivist moleküllerin, örneğin AIB’nın daha radikaller gibi ısı, ışık veya kimyasal katalizörler ortaya çıkıyor.
Serbest radikaller sadece termal olarak yaratılmıyor; Ayrıca fotosiniz (daha iyi ışık) ile üretilebilir, hızlı tedavi gerektiren uygulamalar için (tablok ışınları veya elektron kirişleri) veya kırmızıoks reaksiyonları. Örneğin, fotoinitiyasyonda, UV ışığı, radikalleşmenin polimerizasyonunun yeniden etkinleştirilmesi, radikal merkezdeki stabiliteleri ve radikallerin stabiliteleri nedeniyle daha radikal ve radikalleri tahmin etmek için uygun bir şekilde işlem yapar.
Özgür Radikal Zincir Mekanizması
Serbest radikal ek polimerizasyon üç temel adımdan oluşan bir zincir reaksiyonu ile devam eder:Başlangıç, propagasyon ve sonlandırma.Her adım son polimer yapısını belirleyen farklı kimyasal olayları içerir.
Initiation
İlk adım ve serbest radikallerin ve onların monomer moleküllerine saldırmasını içerir. Bu işlem iki aşamaya ayrılabilir: İlk radikal oluşum ve radikaller, başlatıcının homojenliğe sahip olduğu zaman oluşur.Örneğin, yapay zekatları, stabil olmayan iki radikal çözücüyü sağlamak için endüstriyel süreçler için yarı-yaşama bağlıdır.
Bir kez üretilen, birincil radikal bir monomer molekülüne ekler, çünkü bu adımın aktivasyon enerji bariyerini aşmalıdır. Yeni radikal türler, kratik ve elektronik olarak monomerlerin bir parçası olan etkilerinden kaynaklanmaktadır. Monomerler bu adım hızlanmış halkalar veya kontraseptif enerji bariyerini aşmalıdır.
Peragation
Hidrojetasyon, monomer birimlerinin aktif radikal merkezine hızlı bir şekilde eklenmesidir. Zincir daha sonra her yeni monomer ekliyor, polimer zincirinin kodlanmasında radikalleri yeniden üreterek, örneğin, kp, aktif radikal bir şekilde 10.4 Lmol'ye kadar bir dimer radikal oluşturur ve bu yüzden bu adım, polimer zincirinin yüksek moleküler ağırlığından kaçınır.
Monomerlerin eki oldukça regiospitedir; vinil monomerler (CH2=CHR), radikal öncelikle terminal karbonu (başarı) ile sonuçlandırıcı radikalliğin istikrarı nedeniyle gerçekleşir. Bu, bazı durumlarda, radikal polimerlerin taktiksel ve özelliklerini etkiler.
Tesih
Tesih zincir büyüme sürecini sona erdirir ve iki temel mekanizmayla oluşur: merkezde darbe ve kesintiye uğratılır. Ürünün moleküler ağırlığı, aralarındaki tek bir polimer zinciri oluşturur. Örneğin, iki polistyrene radikals tanışırsa, bir baş-to-önlü bağlantı kurmak, ürünün moleküler ağırlığının iki radikalin moleküler ağırlığının daha radikalleşmiş olması nedeniyle daha radikalleşmiş olmasıdır.
Tesih oranları radikallerin konsantrasyonu tarafından kontrol edilir.Sonsuzluk sürekli olarak, kt, son derece büyük (106 ila 108 L·mol -1·s -1), anlamı sonlandırma, diffüzyon-kırık -radicals, reaksiyon ortasında birbirleriyle karşılaşmalıdır.Rezion yavaşları ile artar, uç oranları azaltır ve otoaccelerasyon veya jel etkisine yol açar. Bu fenomen endüstriyel süreçlerde kritiktir.
Ücretsiz Radikal Polimerizasyon Etkileyen Faktörler
Çeşitli parametreler, kinetiği, moleküler ağırlığı ve serbest radikal polimerizasyon yoluyla üretilen polimerlerin son özelliklerini önemli ölçüde etkileyebilir. Bu faktörler hem laboratuar ölçekli sintezlerde hem de büyük ölçekli üretimde istenen sonuçları elde etmek için dikkatli bir şekilde optimize edilmelidir. Aşağıda genişletilmiş açıklamalar ile önemli faktörlerdir.
Sıcaklık Sıcaklık
Sıcaklık baskın bir kontrol parametresidir. Yüksek sıcaklıklar, başlangıç cihazının düşmesi, genel başlangıç oranını hızlandırır. Arrhenius denklemine göre, başlangıçlı çıkışlar için hız sabit olan ısıtımı, örneğin AIBN'nin yarı ömrüne göre, yaklaşık 10 saat boyunca 65°C'den az bir süre sonra, 80 °C'de bir polimerin daha yüksek radikal konsantrasyonlara ve daha hızlı polimerizasyona yol açar.
Initiator türü
İndüktör, polimerizasyonun başlangıcını yönetir ve nihayetinde kinetiği ve polimer mikroyapısını etkiler.Initiators, reaksiyon ortasındaki ayrışma özelliklerine ve çözünürlüklerine dayanmaktadır.
- [FONT:0]Azo bileşikleri [DÜDÜT:1] AIBN ve 2,2'-azobis(2- Metilbutyronitrile) (AMBN) dekompose termal olarak yarı- tanımlanmış yarı-canlı ile.
- [FONT:0)Peroksitler [[Döntgenler) gibi, benzoyl peroksit, tert-butyl Hidroperoksi ve di(tert-butyl) peroksit farklı varsayım sıcaklıkları sunar; daha yüksek sıcaklıklarda daha reaktifdir.
- [FONT=0) Redox initiators[[DÜDÜT:1), demirli sulfate gibi bir oksiteri birleştirir, düşük sıcaklık başlangıç (0-50°C) izin verir.
- [FONT=0)Fotoğraflar[[Döneticiler[Döneticiler)[Döneticiler, 4,6-tritilbenzoyl)phosphine oksit, TPO) UV veya görünür ışık altında, uzaysal ve zaman kontrolü sunuyor.
Örneğin, emulsion polimerizasyon, potasyum persulfate gibi initivistler kullanılır, ancak bazı initivistler tercih edilir.Initiator ayrıca polimerlerin zincir uç grupları etkiler, bu da daha işlevselleşme veya biyodegradability gibi kullanılabilir.
Monomer Concentration
Monomer konsantrasyonu doğrudan yayılma oranını ve moleküler ağırlığı etkiler.Proforasyon için oranın yasasına göre, Rp = kp[R·][M], sürekli olarak kullanılan bir beslemenin, polimerin moleküler ağırlığının, başlangıç seviyesindeki beton konsantrasyonunun azalmasıyla ilgilidir.
Inhibitors ve Zincir Transfer Agents'ın Önlemleri
Inhibitors, stabil olmayan, tehlikeli olmayan türler oluşturmak için özgür radikallerle tepki veren maddelerdir, örneğin, ticari styrene, hidroquinone, phenothiazine ve oksijen (bu tür oksit radikalleri nispeten stabilizasyona sebep olur) Inhibitors, örneğin, ticari styreneler, doğru transferler için kullanılan polimerler veya optik devreler için kullanılan polimerler için kullanılır.
Baskı ve Temizlik
Baskı, viskobu ve difüzyon oranlarına etkiler, özellikle de sert polimerizasyonda. Elevated baskılar, rakipsiz hareketliliği önlemek için, daha yüksek moleküler ağırlıklara yol açan, ancak birçok reaksiyonları, basitleştirme etkisi için çevre basıncında yapılır.Demiral basınçları radikal stabilite, ısı transfer ve vizektomi, ve vizektomiler radikal bir şekilde stabilize edilebilir, bu nedenle, sıvı olmayan çözücüler için determinasyonel geçiş yapılabilir.
Free Radikal Polimerizasyon Uygulamaları
Serbest radikal polimerizasyon, sağlamlığı nedeniyle mal ve uzmanlık polimerleri üretmek için en yaygın kullanılan yöntemdir, yetersizlikler ve geniş monomer kapsamı. Uygulamaları çok sayıda endüstridir:
- [FONT:0)Köpektif[DÜDÜT:1): Low-density polietilen (LDPE) ve yüksek çözünürlükli polindi (HDPE) ücretsiz radikal polimerizasyon yoluyla üretilir. LDPE, filmler, torbalar ve sert konteynerler ve borularda kullanılırken kullanılır.
- [FONT:0)Construction[[Dönetici: CUMHALZEMELER: Özgür radikal polimerizasyondan Polyvinyl klorür (VPN) borular, pencere çerçeveleri ve zeminler için kullanılır. Polystyrene (PS) ve genişletilmiş polistyrene (EPS) yalıtım ve çatıda kullanılır.
- [FONT=0)Automotive and Electronics[Dönetici: 1 ): Poly(til methacrylate) gibi yılan polimerleri (PMMA) kuyruk ışıklarında, lenslerde ve ekran panellerde kullanılır.
- [FONT:0]Medical ve Sağlık[DÜT:1]: Cross-linked Hidrogels (e.g., poli(2-hidrxyethyl methacrylate), veya HEMA) iletişim lensleri için serbest radikal polimerizasyon kullanır.
- [FONT:0]Adhesives, Kaplamalar ve Inks: Ücretsiz radikal polimerizasyon, akrilik latex boyalarında, baskıya duyarlı yapıştırıcılarda ve UV-kullanabilir inks.
- [FONT:0]Rubbers ve Elastomerler : Styrene-butadiene kauçuk (SBR) ve aklonitrile-butadiene-styrene (ABS), lastiklerde, hortumlarda ve oyuncaklarda kullanılır.
Ayrıca, serbest radikal polimerizasyonlar (örneğin, RAFT, NMP, ATRP) serbest radikal mekanizmaların, kolpolimerler, yıldız polimerleri ve nanoyapılı malzemeler üretmesini sağlar. Örneğin, RAFT polimerizasyon, uyuşturucu teslimi ve nanolithografi için dar-disippozisyon oluşturmak için kullanılır.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Modern yaşamı tanımlayan geniş bir polimer dizisinin üretimini destekleyen özgür radikal mekanizmalar [projeksiyon, reklam ve dağıtım mekanizmaları, kimyacılar ve mühendisler, kesin moleküler ağırlıklar, stereokimyacılar ve fonksiyonel gruplarla birlikte, endüstriyel polimerlerin etkisi, yarı iletken polimerlerin temelsel mekanizmalarının oluşturulması ve bu tür kimyasalların serbestleştirilmesi gibi temelsel bilgilerle ilgili olarak daha derin bir araştırma için daha derin bir teknik bilgi sahibi olurlar.