Chemická modifikace polymeru

Chemická modifikace polymerů se skládá z modifikací charakteru reaktivních skupin nesených polymerním řetězci . Modifikace může probíhat na funkčních skupinách nebo nenasycenosti na konci řetězce, na postranních řetězcích nebo na úrovni hlavního řetězce polymerů.

Cíle

Hlavní cíle chemických modifikací polymerů jsou:

• vytvářet polymery se specifickými vlastnostmi;
• vyrábět polymery, jejichž monomery neexistují nebo nejsou příliš stabilní.

Proces

Chemická modifikace polymerů může probíhat se zvýšením molární hmotnosti polymeru (kopolymerace atd.), Se snížením této hmotnosti (depolymerace, degradace polymerů, řezání řetězů  atd. ) Nebo beze změny této hmotnosti (některé cyklizace, některé síťování  atd. ).

Hlavní procesy chemické modifikace polymerů jsou:

• Cyklizace  : ZAŘÍZENÍ cyklizace polymeru je chemická reakce, která vede k:
  • tvorba kruhů v polymerních řetězcích. Cyklizační reakce probíhá, když existují dvě sousední jednotky, které mohou společně reagovat za vzniku kruhů. Příklady:
    • cyklizace polyakrylonitrilu , cyklizace zahrnuje CN skupiny polyakrylonitrilu,
    • cyklizace poly (vinylalkoholu) (PVAL) s aldehydem za vzniku například poly (vinylbutyralu) (PVB),
    • cyklizace polyalkadienů s konjugovanými dieny , to je případ polyisoprenu a polybutadienu  ;
  • převedení celého polymeru do jediného cyklu. Cyklizační reakce probíhá, když jsou na konci řetězce dvě jednotky, které mohou společně reagovat za vzniku kruhu. Příklad: cyklizace polydimethylsiloxanu  ;
• funkcionalizace  : funkcionalizace polymerů je zavedení chemických skupin v polymerech vytvořit produkt, se specifickými vlastnostmi;
• kopolymerizace , která probíhá roubování ( roubováním ) nebo zářením ( roubování z );
• zesítění  ;
• proces depolymerace  : konverze polymeru v monomeru nebo směsi monomerů;
• štěpení řetězce  : chemické reakci způsobující dělicí páteř.

Příklady

Chemické modifikace polymerů mohou probíhat s nebo bez použití post-modifikačních činidel. Mohou to být tato činidla:

• malé molekuly: například monomery;
• z oligomerů nebo polymerů: ZAŘÍZENÍ pre-polymer např.

Modifikované polymery mohou být přírodní nebo syntetické.

Bez post-modifikačního činidla

Chemická modifikace polymerů může probíhat zvýšením teploty nebo přítomností katalyzátoru .

Modifikace syntetických polymerů

• Cyklizace polyakrylonitrilu.
• Cyklizace polyalkadienů s konjugovanými dieny.

Monofunkční post-modifikační činidla

Vytvořený polymer nemění architekturu.

Modifikace přírodních polymerů

• Modifikace celulózy  :
  • Esterifikace: estery celulózy
  • Etherifikace: ethery celulózy
• Modifikace škrobu  : modifikované škroby:
  • Esterifikace: škrobové fosfáty , octany a adipáty
  • Etherifikace: hydroxypropylový škrob, hydroxyethyl
• Deacetylace chitinu  : chitosan .

Modifikace syntetických polymerů

• Chemická modifikace polyvinylacetátu (PVAC) může mít za následek:
  • poly (vinyl alkohol)  : poly (vinylacetát), je částečně nebo zcela hydrolyzuje, čímž se získá poly (vinylalkohol);
  • poly (vinyl-acetát-ftalát) (PVAP): poly (vinyl-acetát) se částečně hydrolyzuje a esterifikuje se kyseliny ftalové .

• Chemická modifikace polyvinylalkoholu může poskytnout:
  • poly (vinyl dusičnan) (PVN): jedná se o ester anorganické z kyseliny dusičné a poly (vinylalkohol);
  • poly ( vinyl acetaly ) se mohou připravit reakcí mezi aldehydem a poly (vinylalkohol). Poly (vinylbutyral) a poly (vinylformal) (PVFM) jsou příklady této rodiny polymerů. Připravují se příslušně reakcí poly (vinylalkoholu) s butyraldehydem a formaldehydem .

• Hydrolýzou ethylenvinylacetátu (EVA) se získá ethylenvinylalkohol (EVOH).
• Hydrolýzou polyvinyleformamidu se získá polyvinylamin  :

• Superchlorination z poly (vinyl chlorid) (PVC) se získá poly (vinylchlorid) Chlorované (CPVC).

Polyfunkční post-modifikační činidla

Tento typ molekuly způsobí zesíťování spojením reaktivních skupin dohromady. To se pak označuje jako post-crosslinking .

Modifikace přírodních polymerů

• Kaseinu z mléka smíchané s formaldehydem dává galalit .
• Horký vulkanizace z přírodního kaučuku v přítomnosti síry .

Modifikace syntetických polymerů

• Zesíťování nenasycených polyesterů (PU) s vinylovými monomery , zejména styrenem , vede k termosetovým polymerům .

Reference

1. (v) "  polymer cyklizace  " Compendium of Chemical terminologie [ "  Gold Book  "], IUPAC 1997, opravené znění on-line (2006), 2 th  ed.
2. (v) "  polymer funkcionalizace  " Compendium of Chemical terminologie [ "  Gold Book  "], IUPAC 1997, opravené znění on-line (2006), 2 th  ed.
3. V tomto článku jsou definice depolymerizace a rozbití řetězce převzaty ze Slovníku základních pojmů pro polymerní vědu
4. Qi H (2017) Platformy pro funkcionalizaci celulózy . V nových funkčních materiálech na bázi celulózy (str. 11–23). Springer, Cham. | abstraktní