Language
Country/Area
No result found
Khám phá thế giới bí mật của polyme: Tại sao trùng hợp cation sống lại là giải pháp đôi bên cùng có lợi cho cả học viện và doanh nghiệp?
Trùng hợp cation sống là một kỹ thuật có thể tạo ra các polyme có khả năng điều chỉnh cao, thu hút được sự chú ý lớn từ cả giới học thuật và cộng đồng thương mại. Công nghệ này không chỉ có thể tổng hợp các polyme có phân bố trọng lượng phân tử thấp mà còn sản xuất ra các cấu trúc polyme rất đặc biệt như polyme hình sao hoặc copolyme khối. Điều này làm cho quá trình trùng hợp cation sống đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu và phát triển polyme hiện nay.
Chìa khóa của phản ứng trùng hợp cation sống là nó có quá trình khởi đầu và lan truyền được kiểm soát và xác định rõ ràng, đồng thời giảm thiểu khả năng xảy ra phản ứng phụ, kết thúc và chuyển chuỗi.
Nền tảng kỹ thuật
Trong phản ứng trùng hợp cacbocation, vị trí hoạt động là cacbocation, đi kèm với một ion đối lập ở gần đó. Các bước phản ứng cơ bản của nó là: khi monome A tiếp xúc với monome B, một chuỗi trùng hợp được hình thành thông qua phản ứng hóa học cụ thể. Trong quá trình này, việc kiểm soát sự khuếch đại chuỗi, chuyển chuỗi và kết thúc chuỗi là rất quan trọng. Trong điều kiện lý tưởng, tốc độ trao đổi giữa trạng thái cân bằng hóa học của các loài polyme ion hoạt động và các loài cộng hóa trị đứng yên phải nhanh hơn tốc độ trùng hợp.
Các monome được sử dụng trong phản ứng trùng hợp rất đa dạng, bao gồm vinyl ete, α-methyl vinyl ete, isobutylene, styrene và N-vinylbenzothiazole.
Lịch sử
Sự phát triển của phản ứng trùng hợp cation sống bắt đầu vào những năm 1970 và 1980, với các nhà nghiên cứu nổi tiếng như Higashimura và Sawamoto thực hiện các thí nghiệm quan trọng trong nhiều hệ thống trùng hợp giúp cải tiến công nghệ. Trong giai đoạn này, cộng đồng học thuật lần đầu tiên phát hiện ra phương pháp tổng hợp polyme sử dụng iốt và axit làm chất khởi đầu, dẫn đến quá trình kỹ thuật vĩ mô của polyme.
Trùng hợp isobutyleneQuá trình trùng hợp isobutylene sống thường được thực hiện ở nhiệt độ dưới 0 °C trong hệ dung môi hỗn hợp chứa dung môi không phân cực như hexan và dung môi phân cực như cloroform hoặc dichloromethane. Trong quá trình này, chất khởi đầu có thể là rượu, halogen hoặc ete, và chất đồng khởi đầu bao gồm bo clorua và các chất tương tự. Mô đun polyme thành công có thể đạt tới 160.000 g/mol và chỉ số đa phân tán có thể được kiểm soát ở mức 1,02.
Trùng hợp ete rượu
Ete rượu (ví dụ, loại CH2=CHOR) đã được nghiên cứu rộng rãi như các monome có khả năng phản ứng rất cao trong quá trình trùng hợp cation sống. Các hệ thống liên quan chủ yếu dựa trên iốt và axit iodhydric và liên quan đến các chất xúc tác như kẽm clorua.
Trùng hợp mở vòng
Trong phản ứng trùng hợp mở vòng cation sống, monome thường là phân tử vòng dị vòng như epoxit hoặc tetrahydrofuran. Các loài lan truyền trong quá trình này không phải là cation cacbon mà là ion oxonium. Tuy nhiên, sự kết thúc của nó tương đối khó khăn và thường xảy ra do sự tấn công của chất ái nhân bởi chuỗi polyme đang phát triển. Đối với loại trùng hợp này, người ta thường sử dụng các chất khởi đầu có ái lực electron mạnh như axit trifluorinated.
Trong quá trình tổng hợp sự sống, cách cân bằng giữa tổng hợp và chấm dứt là chìa khóa thành công hay thất bại.
Theo góc độ giá trị thương mại, quá trình trùng hợp cation sống không chỉ làm tăng nhu cầu thị trường đối với các sản phẩm polyme được kiểm soát chính xác mà còn giúp ứng dụng được nhiều vật liệu mới nổi nhờ vào độ ổn định và độ hoàn thiện về mặt công nghệ. Nghiên cứu polyme trong tương lai cũng phải đối mặt với nhiều thách thức mới, bao gồm cách cải thiện hiệu quả và tính chọn lọc của phản ứng trùng hợp. Đồng thời, với tư cách là một công nghệ liên tục đổi mới, liệu quá trình trùng hợp cation sống có trở thành chất xúc tác cho những thay đổi công nghiệp trong tương lai hay không sẽ là một câu hỏi đáng suy ngẫm?
