Phản ứng trùng hợp

Có nhiều kỹ thuật được sử dụng cho các phản ứng trùng hợp. Tất cả các kỹ thuật đều có cùng mục tiêu là đạt được các tính chất cấu trúc và vật lý cụ thể cho polyme.

Các kỹ thuật cho các phản ứng cộng bao gồm:

• Trùng hợp số lượng lớn - Các monome lỏng gọn gàng được phản ứng để tạo thành polyme, bao gồm PVC hoặc LDPE.
• Trùng hợp dung dịch - Monome và chất khởi tạo được hòa tan trong dung môi thích hợp và polyme hình thành trong dung dịch. Polyme có thể được thu hồi bằng cách bay hơi, hoặc được để trong dung dịch để sử dụng trong lớp phủ và chất kết dính. Polyme, chẳng hạn như axit polyacrylic, thường được tạo ra thông qua quá trình trùng hợp dung dịch.
• Trùng hợp huyền phù - Các monome không hòa tan được phân tán trong dung dịch nước và sau khi bắt đầu phản ứng, các quả cầu polyme nhỏ hình thành trong dung dịch. Các hạt polystyrene nhỏ, có kích thước đồng đều được hình thành bởi quá trình trùng hợp huyền phù.
• Trùng hợp nhũ tương - Monome không hòa tan được phân tán trong nước dưới dạng nhũ tương với sự hiện diện của chất hoạt động bề mặt, và các vi hạt polyme trọng lượng phân tử cao riêng lẻ được hình thành (mủ). Sơn và chất phủ, cũng như chất kết dính, là những sản phẩm được sử dụng rộng rãi được hình thành bởi quá trình trùng hợp nhũ tương.

Các kỹ thuật cho phản ứng ngưng tụ bao gồm:

• Trùng hợp nóng chảy - Tất cả các chất phản ứng được trộn với nhau gọn gàng và nhiệt độ phản ứng được nâng cao hơn nhiệt độ nóng chảy của polyme thu được. Sợi polyester và polyamide được hình thành từ sự ngưng tụ nóng chảy.
• Ngưng tụ dung dịch - Tất cả các chất phản ứng (monome, chất xúc tác) được trộn với nhau trong một dung môi không phản ứng. Chất đàn hồi tổng hợp được hình thành bằng cách ngưng tụ dung dịch.
• Ngưng tụ giữa các pha - Phản ứng trùng hợp diễn ra và polyme thu được nằm trong giao diện của hai pha không thể trộn lẫn. Polyanilines và polyimides thường được hình thành bởi sự ngưng tụ giữa các pha.

Các phản ứng trùng hợp được điều chỉnh tốt tạo ra các phân tử được đặc trưng rõ ràng về thành phần, trọng lượng phân tử, phân bố trọng lượng phân tử, tính chất cấu trúc và vật lý. Hiểu biết thấu đáo về các yếu tố này đảm bảo rằng polyme tổng hợp là "phù hợp với mục đích" trong mục đích sử dụng của nó. Để đạt được điều này, cần phải hiểu và kiểm soát cẩn thận nhiều thông số hóa học và phản ứng liên quan đến quá trình tổng hợp. Quang phổ hồng ngoại đã được chứng minh là có giá trị cao để đáp ứng thách thức này. Quang phổ tại chỗ, thời gian thực đã được chứng minh là đặc biệt có giá trị để cung cấp cái nhìn sâu sắc về thông tin cấu trúc động học, cơ học và hóa học quan trọng, đồng thời loại bỏ những khó khăn liên quan đến các phép đo ngoại tuyến của các phản ứng trùng hợp. Trong ba thập kỷ qua, việc điều tra các phản ứng trùng hợp từ phòng thí nghiệm thông qua mở rộng quy mô đến sản xuất là một trong những ứng dụng phong phú và có giá trị nhất đối với quang phổ FTIR và Raman tại chỗ .

Quang phổ FTIR và Raman tại chỗ , thời gian thực cung cấp kiến thức nâng cao và cải thiện hiệu suất trong việc điều tra các phản ứng trùng hợp và cho phép các nhà khoa học:

• Phân tích một loạt các phản ứng trùng hợp, bao gồm đồng nhất (ví dụ: gốc tự do và ngưng tụ) và không đồng nhất (ví dụ: nhũ tương và vi nhũ tương)
• Đo chính xác monome, pre-polymer và polyme trong phạm vi nồng độ rộng do các dải quang phổ hồng ngoại trung đặc trưng
• Thu thập dữ liệu về động học phản ứng, tỷ lệ chuyển đổi monome, tỷ lệ phản ứng, năng lượng kích hoạt, vai trò của chất khởi xướng, chất trung gian và sự hình thành sản phẩm phụ
• Theo dõi tốc độ chuyển đổi monome riêng lẻ và thành phần polyme tổng thể trong quá trình trùng hợp đồng trùng hợp và đa thành phần
• Điều tra sự phát triển của chuỗi, liên kết chéo và đóng rắn
• Hiểu vai trò cơ học của chất xúc tác trong phản ứng trùng hợp; Xác định các loài hoạt động và động học của chất xúc tác
• Theo dõi và chủ động điều chỉnh các điều kiện phản ứng theo yêu cầu để đảm bảo tuân thủ các thông số kỹ thuật của sản phẩm cuối cùng dự kiến
• Đo nồng độ monome còn lại và đảm bảo rằng chúng đáp ứng các yêu cầu của sản phẩm và quy định. Điều chỉnh tỷ lệ điện tích và các biến phản ứng khác để giảm thiểu lượng hiện có.

1. Butler, F., Fiorentini, F., Eisenhardt, KHS, & Williams, CK (2025). Chất xúc tác dị nhân Co (III) NA (I) cho quá trình đồng trùng hợp mở vòng của propene oxide và carbon dioxide. Đại phân tử. https://doi.org/10.1021/acs.macromol.5c01529
2. Raghuraman, A., Spinney, HA, Wilson, DR, Villa, C., Arora, S., Majumder, A., De La Hoz, JMM, Paradkar, M., Gies, AP, Suzuki, M., Keaton, A., Mukhopadhyay, S., Bernales, V., Masy, J., & Kennedy, RD (2025). Trùng hợp mở vòng xúc tác Triarylborane của Propylene Oxide: Một con đường dẫn đến Polyurethane cao cấp. Nghiên cứu Hóa học Công nghiệp & Kỹ thuật. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.5c01981
3. Ellis, S., Buchard, A., & Junkers, T. (2024). Khử trùng hợp Poly (Lactide) trong điều kiện dòng chảy liên tục. Khoa học Hóa học. https://doi.org/10.1039/d4sc05891g
4. Ford, MJ, Porcincula, DH, Telles, R., Mancini, JA, Wang, Y., Rizvi, MH, Loeb, CK, Moran, BD, Tracy, JB, Lewis, JA, Yang, S., Lee, E., & Cook, CC (2024). Chuyển động với ánh sáng: Biến hình phản ứng quang của chất đàn hồi tinh thể lỏng in. Vấn đề, 7(3), 1207–1229. https://doi.org/10.1016/j.matt.2024.01.006
5. Huang, Y., Xue, X., & Fu, K. (2020). Ứng dụng của bàn chải polyelectrolyte hình cầu hệ thống vi hạt trong quá trình keo tụ và lưu giữ. Polyme, 12(4), 746. https://doi.org/10.3390/polym12040746
6. Sankaranarayanan, S., Likozar, B., & Navia, R. (2019). Phân tích kích thước hạt theo thời gian thực bằng cách sử dụng đầu dò đo phản xạ chùm tia hội tụ để chế tạo tại chỗ vật liệu composite Polyacrylamide – Filler. Báo cáo khoa học, 9 (1). https://doi.org/10.1038/s41598-019-46451-x
7. Zhang, D., Zhang, Y., Fan, Y., Rager, M., Guérineau, V., Bouteiller, L., Li, M., & Thomas, CM (2019). Trùng hợp carbamate tuần hoàn: Một con đường thực tế đến polyurethane béo. Đại phân tử, 52(7), 2719–2724. https://doi.org/10.1021/acs.macromol.9b00436
   
8. Ambrose, K., Murphy, JN, & Kozak, CM (2019). Phức hợp Chromium Amino-bis (phenolate) làm chất xúc tác cho quá trình trùng hợp mở vòng của Cyclohexene Oxide. Đại phân tử, 52 (19), 7403–7412. https://doi.org/10.1021/acs.macromol.9b01381
   
9. Ellis, SN, Riabtseva, A., Dykeman, RR, Hargreaves, S., Robert, T., Champagne, P., Cunningham, MF, & Jessop, PG (2019). Polyme đáp ứng CO2 giàu nitơ khi thẩm thấu thuận hút chất tan. Nghiên cứu Hóa học Công nghiệp & Kỹ thuật, 58 (50), 22579–22586. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.9b04858
   
10. Zhang, J., Wu, Y., Chen, K., Zhang, M., Gong, L., Yang, D., Li, S., & Guo, W. (2019). Đặc điểm và cơ chế trùng hợp cation vinyl ether trong môi trường nước được khởi tạo bởi Alcohol / B (C6F5) 3 / ET2O. Polyme, 11(3), 500. https://doi.org/10.3390/polym11030500
    
11. Anderson, TS, & Kozak, CM (2019). Trùng hợp mở vòng của epoxide và đồng trùng hợp mở vòng của CO₂ với epoxide bằng chất xúc tác kẽm amino-bis (phenolate). Tạp chí Polymer Châu Âu, 120, 109237. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2019.109237
    
12. Barroso, RGR, Gonçalves, SB, & Machado, F. (2019). Một cách tiếp cận mới để tổng hợp các polyme dựa trên axit lactic trong môi trường phân tán nước. Hóa học và Dược phẩm Bền vững, 15, 100211. https://doi.org/10.1016/j.scp.2019.100211
    
13. Januszewski, R., Kownacki, I., Maciejewski, H., & Marciniec, B. (2019). Quá trình hydrosilyl hóa xúc tác kim loại chuyển tiếp của polybutadiene - Ảnh hưởng của các chất thay thế tại silicon đối với hiệu quả của quá trình silyl hóa. Tạp chí Xúc tác, 371, 27–34. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2019.01.026
    
14. Ambrose, K., Robertson, KN, & Kozak, CM (2019). Phức hợp coban amino-bis (phenolate) để ghép và đồng trùng hợp epoxide với carbon dioxide. Giao dịch Dalton, 48(18), 6248–6260. https://doi.org/10.1039/c9dt00996e
    
15. Andrea, KA, & Kerton, FM (2019). Triarylborane-Xúc tác sự hình thành cacbonat hữu cơ và polycarbonate tuần hoàn. Xúc tác ACS, 9(3), 1799–1809. https://doi.org/10.1021/acscatal.8b04282
16. Liu, X., Wen, Y., Qu, J., Geng, X., Chen, B., Wei, B., Wu, B., Yang, S., Zhang, H., & Ni, Y. (2019). Cải thiện khả năng chịu muối và ổn định nhiệt của sợi nano cellulose bằng cách biến đổi ghép. Polyme carbohydrate, 211, 257–265. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2019.02.009
17. Rodič, P., Milošev, I., Lekka, M., Andreatta, F., & Fedrizzi, L. (2018). Hành vi ăn mòn và tính ổn định hóa học của lớp phủ sol-gel lai trong suốt lắng đọng trên nhôm trong dung dịch axit và kiềm. Tiến bộ trong lớp phủ hữu cơ, 124, 286–295. https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2018.02.025
18. Oliveira, M., Behrends, SL, Rosa, IR, & Petzhold, CL (2017). Sử dụng chất trithiocarbonyl RAFT mà không cần sửa đổi làm chất ổn định (Co) trong quá trình trùng hợp tối thiểu nhũ tương. Tạp chí Khoa học Polymer Phần A Hóa học Polymer, 55 (10), 1687–1695. https://doi.org/10.1002/pola.28515
19. An, M., La, F., Mr, S., Gm, B., C, H., D, D. L. M., Jc, P., & M, N. (2017). Đóng gói chiết xuất không phân cực Piper cabralanum (Piperaceae) trong poly (methyl methacrylate) bằng cách thu nhỏ nhũ tương và đánh giá sự gia tăng hiệu quả của hoạt tính chống bạch cầu trong tế bào K562. DOAJ (DOAJ: Thư mục Tạp chí Truy cập Mở). https://doaj.org/article/3859d040eeb34fb688c59bdb010c4923