Polimer kémiai módosítása

A polimerek kémiai módosítása a polimer lánc által hordozott reaktív csoportok jellegének módosításából áll . A módosítás történhet a funkcionális csoportokon vagy a lánc végén lévő telítetlenségeken , az oldalláncokon vagy a polimerek fő gerincének szintjén.

Célok

A polimerek kémiai módosításainak fő céljai a következők:

• sajátos tulajdonságú polimerek létrehozása;
• olyan polimerek gyártása, amelyek monomerjei nem léteznek, vagy nem túl stabilak.

Folyamat

A polimerek kémiai módosítása történhet a polimer moláris tömegének növekedésével (kopolimerizáció stb.), Ennek a tömegnek a csökkenésével (depolimerizáció, polimerek lebomlása, láncvágás  stb. ), Vagy ennek a tömegnek a változása nélkül. (néhány ciklizálás, néhány retikuláció  stb. ).

A polimerek fő kémiai módosítási eljárásai:

• a ciklizálás  : a polimer ciklizálása kémiai reakció, amely:
  • gyűrűk képződése polimer láncokban. A ciklizációs reakció akkor következik be, amikor két szomszédos egység van, amelyek együtt reagálva gyűrűket képeznek. Példák:
    • a poliakrilnitril ciklizálása, a ciklizálás magában foglalja a poliakrilnitril CN csoportjait,
    • a poli (vinil-alkohol) (PVAL) ciklikusítása aldehiddel , így például poli (vinil-butirál) -ot (PVB) kapunk,
    • konjugált diéneket tartalmazó polialkadiének ciklizálása , ez a poliizoprén és a polibutadién esete  ;
  • az összes polimert egyetlen ciklussá alakítva. A ciklizációs reakció akkor megy végbe, amikor a lánc végén két olyan egység van, amelyek együtt reagálva gyűrűt alkotnak. Példa: polidimetil-sziloxán ciklizálása  ;
• a funkcionalizálás  : a polimerek funkcionalizálása kémiai csoportok bejuttatása a polimerekbe specifikus tulajdonságokkal rendelkező termék létrehozása céljából;
• a kopolimerizáció, amely oltással ( oltás rá ) vagy sugárzással ( oltás ) történik;
• a térhálósodás  ;
• A depolimerizációs  : átalakítási folyamat egy polimer egy monomer vagy egy monomer keveréket;
• a láncszakadás  : kémiai reakció, amely a hámtalan gerincet okozza .

Példák

A polimerek kémiai módosítása történhet módosítás utáni reagensek alkalmazásával vagy anélkül. Ezek a reagensek lehetnek:

• kis molekulák: például monomerek;
• A oligomerek vagy polimerek: a pre-polimert , például.

A módosított polimerek lehetnek természetesek vagy szintetikusak.

Modifikáció utáni reagens nélkül

A polimerek kémiai módosítása történhet a hőmérséklet növelésével vagy katalizátor jelenlétével .

Szintetikus polimerek módosítása

• A poliakrilnitril ciklizálása.
• Konjugált diéneket tartalmazó polialkadiének ciklizálása.

Monofunkcionális posztmodifikációs reagensek

A képződött polimer nem változtatja meg az architektúrát.

Természetes polimerek módosítása

• Cellulóz módosítása  :
  • Esterifikáció: cellulóz-észterek
  • Éterezés: cellulóz-éterek
• Keményítő módosítása  : módosított keményítők:
  • Esterifikáció: keményítő- foszfátok , acetátok és adipátok
  • Éterezés: hidroxi-propil-keményítő, hidroxietil
• A kitin dezacetilezése  : kitozán .

Szintetikus polimerek módosítása

• A poli (vinil-acetát) (PVAC) kémiai módosítása a következőket eredményezheti:
  • a poli (vinil-alkohol)  : a poli (vinil-acetát) részlegesen vagy teljesen hidrolizálva a poli (vinil-alkohol) -ot kapjuk;
  • a poli (vinil-acetát-ftalát) (PVAP): a poli (vinil-acetát) részben hidrolizáljuk, majd a ftalinsavval észterezzük .

• A polivinil-alkohol kémiai módosítása a következőket eredményezheti:
  • a poli (vinil-nitrát) (PVN): salétromsav és poli (vinil-alkohol) szervetlen észtere ;
  • poli ( vinil- acetálok ): aldehid és poli (vinil-alkohol) reakciójával állítják elő őket. A poli (vinil-butirál) és a poli (vinil-formális) (PVFM) példák erre a polimer családra. Rendszerint poli (vinil-alkohol) butiraldehiddel és formaldehiddel történő reakciójával állíthatók elő .

• Az etilén-vinil-acetát (EVA) hidrolízisével etilén-vinil-alkoholt (EVOH) kapunk.
• A polivinil- formamid hidrolízise következtében a polivinil- amint kapjuk  :

• A klórozás a poli (vinil-klorid) (PVC) adta a poli (vinil-klorid) klórozott (CPVC).

Polifunkcionális posztmodifikációs reagensek

Ez a típusú molekula térhálósodást okoz a reaktív csoportok összekapcsolásával. Ezt utólag térhálósításnak nevezzük .

Természetes polimerek módosítása

• A kazein a tej kevert formaldehiddel ad galalith .
• Hot vulkanizálás a természetes gumi jelenlétében kén .

Szintetikus polimerek módosítása

• A telítetlen poliészterek (PU) térhálósítása vinilmonomerekkel , különösen sztirollal , hőre keményedő polimereket eredményez .

Hivatkozások

1. (a) "  polimer ciklizálásával  " Compendium of Chemical Terminology [ "  Gold Book  "], IUPAC 1997 helyesbített verzió online (2006-), 2 th  ed.
2. (a) "  polimer funkcionalizálása  " Compendium of Chemical Terminology [ "  Gold Book  "], IUPAC 1997 helyesbített verzió online (2006-), 2 th  ed.
3. Ebben a cikkben a depolimerizáció és a láncszakadás definícióit a Polimertudományi alapkifejezések szótárából vesszük át.
4. Qi H (2017) Platformok a cellulóz funkcionális működéséhez . Cellulózon alapuló újszerű funkcionális anyagokban (11–23. O.). Springer, Cham. | absztrakt