Language
Country/Area
No result found
Секрет полимеризации in-situ: почему эта технология может значительно улучшить характеристики полимеров и наночастиц?
В химии полимеров полимеризация in situ определяется как метод приготовления, выполняемый в «полимеризационной смеси», которая используется для разработки полимерных нанокомпозитов из наночастиц. Реализация этого метода позволяет значительно улучшить общие свойства материала на микроскопическом уровне, что было продемонстрировано во многих приложениях.
Процесс полимеризации in-situ включает этап инициирования, за которым следуют несколько этапов полимеризации, в конечном итоге приводящие к образованию смеси полимерных молекул и наночастиц.
Наночастицы первоначально диспергируются в жидких мономерах или низкомолекулярных прекурсорах для инициации полимеризации путем образования гомогенной смеси. По завершении механизма полимеризации образуется нанокомпозит, представляющий собой комбинацию полимерных молекул и наночастиц. Чтобы обеспечить успешную полимеризацию in situ, необходимо выполнить несколько необходимых условий, включая использование полимеров-предшественников с низкой вязкостью (обычно менее 1 Паскаля), короткое время полимеризации, полимеры с подходящими механическими свойствами и отсутствие необходимости полимеризации во время полимеризации. побочные продукты.
Преимущества и недостатки
Процесс полимеризации на месте предлагает ряд преимуществ, включая использование экономичных материалов, простоту автоматизации и возможность интеграции с различными методами нагрева и отверждения. Однако этот метод имеет и некоторые недостатки, такие как ограниченность доступных материалов, малое время проведения процесса полимеризации и высокая стоимость необходимого оборудования.
Глинистые нанокомпозиты
В конце 20-го века Toyota Motor Corporation разработала первое коммерческое применение нанокомпозитов глина-полиамид-6, которые были получены с помощью технологии полимеризации на месте. Эта конкретная область интенсивно изучалась после того, как Toyota заложила фундамент. Добавление небольшого количества нанонаполнителей в полимерную матрицу может значительно улучшить прочность, термическую стабильность и способность проникать через барьеры глинистых нанокомпозитов.
В исследовании Зенга и Ли изучалась роль инициаторов во время полимеризации in-situ, и основной вывод заключался в том, что использование более полярных мономеров и инициаторов приводит к получению более благоприятных нанокомпозитных продуктов.
Углеродные нанотрубки (УНТ)
Полимеризация in-situ играет ключевую роль в получении модифицированных полимером нанотрубок с использованием углеродных нанотрубок. Благодаря своим выдающимся механическим, термическим и электронным свойствам углеродные нанотрубки с момента их открытия тщательно изучались с целью разработки различных практических применений.
Приложение
Углеродные нанотрубки использовались для изготовления электродов, и одним из конкретных примеров является композитный электрод УНТ/ПММА. Чтобы упростить процесс изготовления таких электродов, была исследована полимеризация на месте для увеличения масштабов производства. Исследования показали, что этот метод экономически эффективен, требует небольших объемов проб, очень чувствителен и имеет большой потенциал для экологических и биоаналитических приложений.
Биофармацевтика
Биофармацевтические препараты, такие как белки, ДНК и РНК, обладают потенциалом для лечения различных заболеваний, но их применение ограничено из-за их плохой стабильности, восприимчивости к ферментной деградации и недостаточной способности проникать через биологические барьеры. Нанокомпозиты полимер-биомакромолекулы, полученные полимеризацией in situ, предлагают инновационный подход к преодолению этих препятствий.
Недавние исследования показали, что полимеризация in situ может улучшить стабильность, биологическую активность и способность биофармацевтических препаратов проникать через биологические барьеры.
Белковый наногель
Белковые наногели можно использовать для хранения и доставки лекарств, а также имеют широкий спектр биомедицинских применений. Этот тип наногеля получают с использованием метода полимеризации in-situ путем помещения свободных белков в водную фазу и добавления сшивающих агентов и мономеров с образованием полимерной оболочки наногеля, окружающей белковое ядро.
Карбамидоформальдегид и меламинформальдегид
Системы заливки мочевина-формальдегид и меламино-формальдегид являются еще одним примером использования полимеризации in situ. Этот тип системы включает в себя технологию химического внедрения, аналогичную той, которая используется в межфазных покрытиях, при этом все реакции полимеризации происходят в непрерывной фазе без необходимости добавления каких-либо реагентов к материалу ядра.
Благодаря этим разнообразным применениям мы видим, что важность технологии полимеризации in-situ заключается в ее способности изменять свойства материала на микроскопическом уровне, что позволяет ей продемонстрировать широкий потенциал во многих областях, таких как биомедицина, материаловедение, и т. д. потенциал применения. Глядя в будущее, может ли эта технология способствовать разработке более инновационных материалов?
