Language
Country/Area
No result found
استكشاف العالم السري للبوليمرات: لماذا تعد البلمرة الكاتيونية الحية مربحة للجانبين الأكاديمي والتجاري؟
تعد البلمرة الكاتيونية الحية تقنية يمكنها إنتاج بوليمرات عالية التنظيم، والتي جذبت اهتمامًا كبيرًا من الأوساط الأكاديمية والمجتمع التجاري. لا تستطيع هذه التقنية تصنيع البوليمرات ذات توزيع الوزن الجزيئي المنخفض فحسب، بل يمكنها أيضًا إنتاج هياكل بوليمرية خاصة جدًا مثل البوليمرات النجمية أو البوليمرات الكتلية. وهذا يجعل البلمرة الكاتيونية الحية تلعب دورًا مهمًا في البحث والتطوير الحالي للبوليمر.
إن مفتاح البلمرة الكاتيونية الحية هو أنها تتمتع بعملية بدء وانتشار محددة جيدًا وخاضعة للرقابة، مع تقليل احتمالية حدوث تفاعلات جانبية وإنهاء ونقل السلسلة.
الأساس التقني
في البلمرة الكربوكاتيونية، الموقع النشط هو الكربوكاتيون، مصحوبًا بأيون مضاد قريب. خطوات تفاعلها الأساسية هي: عندما يتلامس المونومر A مع المونومر B، يتم تشكيل سلسلة بلمرة من خلال تفاعل كيميائي محدد. في هذه العملية، يعد التحكم في تضخيم السلسلة ونقلها وإنهائها أمرًا بالغ الأهمية. من الناحية المثالية، يكون معدل التبادل بين التوازن الكيميائي لأنواع البوليمر الأيونية النشطة والأنواع التساهمية الثابتة أسرع من معدل البلمرة.
تعتبر المونومرات المستخدمة في تفاعل البلمرة واسعة النطاق، بما في ذلك فينيل إيثر، وألفا ميثيل فينيل إيثر، وإيزوبوتيلين، وستيرين، وN-فينيل بنزوثيازول.
التاريخ
بدأ تطوير البلمرة الكاتيونية الحية في سبعينيات وثمانينيات القرن العشرين، مع قيام باحثين بارزين مثل هيجاشيمورا وساواموتو بإجراء تجارب رئيسية في أنظمة بلمرة متعددة أدت إلى تقدم التكنولوجيا. خلال هذه الفترة، اكتشف المجتمع الأكاديمي لأول مرة طريقة لتركيب البوليمر باستخدام اليود والحمض كمبادرين، مما أدى إلى عملية الهندسة الكبرى للبوليمرات. بلمرة الايزوبوتيلينعادة ما يتم إجراء بلمرة الأيزوبوتيلين الحي عند درجة حرارة أقل من 0 درجة مئوية في نظام مذيب مختلط يحتوي على مذيب غير قطبي مثل الهكسان ومذيب قطبي مثل الكلوروفورم أو ثنائي كلورو الميثان. في هذه العملية، يمكن أن يكون المبدئ هو الكحول أو الهالوجين أو الأثير، ويتضمن المبدئ المشارك كلوريد البورون وما شابه ذلك. يمكن أن يصل معامل البوليمر الناجح إلى 160،000 جم / مول ويمكن التحكم في مؤشر التشتت المتعدد إلى 1.02.
بلمرة الأثير الكحولي
تمت دراسة إيثرات الكحول (على سبيل المثال، نوع CH2=CHOR) على نطاق واسع باعتبارها مونومرات شديدة التفاعل في البلمرة الكاتيونية الحية. تعتمد الأنظمة ذات الصلة في الغالب على اليود وحمض الهيدرويوديك وتتضمن محفزات مثل كلوريد الزنك.
بلمرة فتح الحلقة
في عملية البلمرة الحلقية الكاتيونية الحية، يكون المونومر عادةً عبارة عن جزيء حلقي غير متجانس مثل الإيبوكسيد أو رباعي هيدرو الفوران. إن النوع المتكاثر في هذه العملية ليس كاتيون كربون، بل أيون أوكسونيوم. ومع ذلك، فإن إنهائه صعب نسبيًا ويحدث غالبًا بسبب الهجوم النووي من سلسلة البوليمر المتنامية. بالنسبة لهذا النوع من البلمرة، غالبًا ما يتم استخدام المبادرات ذات تقارب إلكتروني قوي مثل حمض ثلاثي الفلور.
في عملية تجميع الحياة، فإن كيفية تحقيق التوازن بين التجميع والإنهاء هو مفتاح النجاح أو الفشل.
ومن منظور القيمة التجارية، لم تؤد البلمرة الكاتيونية الحية إلى زيادة الطلب في السوق على منتجات البوليمر التي يتم التحكم فيها بدقة فحسب، بل جعلت أيضًا تطبيق العديد من المواد الناشئة ممكنًا بسبب نضجها التكنولوجي واستقرارها. وتواجه أبحاث البوليمر المستقبلية أيضًا العديد من التحديات الجديدة، بما في ذلك كيفية تحسين كفاءة وانتقائية تفاعلات البلمرة بشكل أكبر. وفي الوقت نفسه، وباعتبارها تكنولوجيا مبتكرة باستمرار، فإن ما إذا كانت البلمرة الكاتيونية الحية ستصبح حافزًا للتغيرات الصناعية المستقبلية سيكون سؤالًا يستحق التأمل؟
