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폴리머의 비밀스러운 세계 탐험: 살아있는 양이온 중합이 학계와 기업 모두에게 이로운 이유?
생체 양이온 중합은 엄격한 규제를 갖춘 폴리머를 생산할 수 있는 기술로, 학계와 상업계 모두에서 큰 주목을 받고 있습니다. 이 기술은 분자량 분포가 낮은 폴리머를 합성할 수 있을 뿐만 아니라, 스타 폴리머나 블록 공중합체와 같은 매우 특수한 폴리머 구조도 생산할 수 있습니다. 이로 인해 생체 양이온 중합은 현재 폴리머 연구 및 개발에 있어 중요한 역할을 하게 됩니다.
생체 양이온 중합의 핵심은 부반응, 종료 및 사슬 이동의 가능성을 최소화하는 동시에 개시 및 전파 과정이 잘 정의되고 제어된다는 것입니다.
기술적 기반
탄소 양이온 중합에서 활성 부위는 근처에 반대 이온이 동반되는 탄소 양이온입니다. 기본적인 반응 단계는 다음과 같습니다. 단량체 A가 단량체 B와 접촉하면 특정 화학 반응을 통해 중합 사슬이 형성됩니다. 이 과정에서는 사슬 증폭, 사슬 전달, 사슬 종결의 제어가 중요합니다. 이상적으로는 활성 이온 중합체 종의 화학적 평형과 고정 공유 결합 종의 화학적 평형 사이의 교환 속도가 중합 속도보다 빠릅니다.
중합 반응에 사용되는 단량체는 다양하며, 여기에는 비닐 에테르, α-메틸 비닐 에테르, 이소부틸렌, 스티렌, N-비닐벤조티아졸이 포함됩니다.
역사
살아있는 양이온 중합의 개발은 1970년대와 1980년대에 시작되었으며, 히가시무라와 사와모토와 같은 유명 연구자들이 다중 중합 시스템에서 핵심 실험을 수행하여 이 기술을 발전시켰습니다. 이 기간 동안 학계에서는 요오드와 산을 개시제로 사용하는 고분자 합성법을 처음 발견했고, 이를 통해 고분자의 거시공학적 공정이 탄생했습니다.
이소부틸렌 중합살아있는 이소부틸렌 중합은 일반적으로 헥산과 같은 비극성 용매와 클로로포름이나 디클로로메탄과 같은 극성 용매를 포함하는 혼합 용매 시스템에서 0 °C 이하에서 수행됩니다. 이 공정에서, 개시제는 알코올, 할로겐 또는 에테르일 수 있고, 공동 개시제에는 염화붕소 등이 포함된다. 성공적인 폴리머 모듈러스는 160,000 g/mol에 도달할 수 있으며, 다분산성 지수는 1.02로 제어될 수 있습니다.
알코올 에테르 중합
알코올 에테르(예: CH2=CHOR 유형)는 생체 양이온 중합에서 매우 반응성이 강한 단량체로 광범위하게 연구되어 왔습니다. 관련 시스템은 대부분 요오드와 요오드화수소산을 기반으로 하며 염화아연과 같은 촉매를 포함합니다.
고리열림중합
생존 양이온 고리 개방 중합에서 단량체는 일반적으로 에폭시드나 테트라하이드로푸란과 같은 헤테로고리 분자입니다. 이 과정에서 번식하는 종은 탄소 양이온이 아니라 옥소늄 이온입니다. 그러나 종결은 비교적 어렵고 종종 성장하는 폴리머 사슬의 친핵성 공격으로 인해 발생합니다. 이러한 유형의 중합에서는 삼불화산과 같은 강한 전자 친화력을 가진 개시제가 종종 사용됩니다.
생명의 집합 과정에서 집합과 종결의 균형을 어떻게 맞추느냐가 성공과 실패를 좌우합니다.
상업적 가치의 관점에서 볼 때, 살아 있는 양이온 중합은 정밀하게 제어되는 폴리머 제품에 대한 시장 수요를 증가시켰을 뿐만 아니라, 기술적 성숙도와 안정성으로 인해 많은 신흥 소재의 적용을 가능하게 했습니다. 미래의 고분자 연구는 중합 반응의 효율성과 선택성을 더욱 개선하는 방법을 포함하여 많은 새로운 과제에 직면해 있습니다. 동시에, 끊임없이 혁신되는 기술로서, 살아 있는 양이온 중합이 미래의 산업적 변화를 촉진하는 역할을 할 수 있을지는 곰곰이 생각해 볼 만한 질문일 것입니다.
