Polymerisationsreaktioner

Der er en række forskellige teknikker, der anvendes til polymerisationsreaktioner. Alle teknikker har det samme mål at opnå specifikke strukturelle og fysiske egenskaber for polymeren.

Teknikker til additionsreaktioner omfatter:

• Bulkpolymerisation – Pæne, flydende monomerer reageres for at danne polymerer, herunder PVC eller LDPE.
• Opløsningspolymerisation - Monomer og initiator opløses i et passende opløsningsmiddel, og polymeren dannes i opløsning. Polymeren kan genvindes ved fordampning eller efterlades i opløsning til brug i belægninger og klæbemidler. Polymerer, såsom polyacrylsyre, fremstilles almindeligvis via opløsningspolymerisation.
• Suspensionspolymerisation - Uopløselige monomerer dispergeres i en vandig opløsning, og efter reaktionsinitiering dannes små polymerkugler i opløsningen. Små, ensartede polystyrenperler dannes ved suspensionspolymerisationer.
• Emulsionspolymerisation - Uopløselig monomer dispergeres i vand som en emulsion i nærvær af et overfladeaktivt stof, og der dannes individuelle polymere mikropartikler med høj molekylvægt (latex). Maling og belægninger såvel som klæbemidler er meget anvendte produkter dannet af emulsionspolymerisationer.

Teknikker til kondensationsreaktioner omfatter:

• Smeltepolymerisation - Alle reaktanter blandes pænt sammen, og reaktionstemperaturen er hævet over smeltetemperaturen for den resulterende polymer. Polyester- og polyamidfibre dannes af smeltekondenseringer.
• Opløsningskondensation – Alle reaktanter (monomer, katalysator) blandes sammen i et opløsningsmiddel, der ikke reagerer.Syntetiske elastomerer dannes ved opløsningskondensation.
• Interfasekondensation – Polymerisationsreaktionen finder sted, og den resulterende polymer befinder sig i grænsefladen mellem to ikke-blandbare faser. Polyaniliner og polyimider dannes ofte ved interfasekondensation.

Velregulerede polymerisationsreaktioner giver molekyler, der er velkarakteriserede med hensyn til sammensætning, molekylvægt, molekylvægtsfordeling, strukturelle og fysiske egenskaber. En grundig forståelse af disse elementer sikrer, at den syntetiserede polymer er "egnet til formålet" i sin tilsigtede anvendelse. For at opnå dette er det nødvendigt at forstå og omhyggeligt kontrollere de mange kemiske og reaktionsparametre, der er forbundet med den syntetiske proces. Infrarød spektroskopi har vist sig at være yderst værdifuld til at imødekomme denne udfordring. In-situ-spektroskopi i realtid har vist sig at være særlig værdifuld til at give indsigt i vigtige kinetiske, mekanistiske og kemiske strukturoplysninger, samtidig med at de vanskeligheder, der er forbundet med offline-målinger af polymerisationsreaktioner, elimineres. I løbet af de sidste tre årtier har undersøgelsen af polymerisationsreaktioner fra laboratoriet gennem opskalering til produktion været en af de mest produktive og værdsatte anvendelser af in-situ FTIR og Raman-spektroskopi.

Realtids, in-situ FTIR og Raman-spektroskopi giver forbedret viden og forbedret ydeevne i undersøgelsen af polymerisationsreaktioner og gør det muligt for forskere at:

• Analysere en bred vifte af polymerisationsreaktioner, herunder homogene (f.eks. frie radikaler og kondensation) og heterogene (f.eks. emulsion og mikroemulsion)
• Mål monomerer, præpolymerer og polymerer nøjagtigt over et bredt koncentrationsområde som følge af karakteristiske midt-IR-spektralbånd
• Indsamle data for reaktionskinetik, monomerkonverteringshastigheder, reaktivitetsforhold, aktiveringsenergier, initiatorernes rolle, mellemprodukter og biproduktdannelse
• Spor individuelle monomerkonverteringshastigheder og overordnet polymersammensætning i copolymer- og multikomponentpolymerisationer
• Undersøg kædevækst, tværbinding og hærdning
• Forstå katalysatorers mekanistiske rolle i polymerisationsreaktioner; bestemme katalysatorens aktive arter og kinetik
• Overvåg og juster reaktionsforholdene proaktivt efter behov for at sikre overensstemmelse med de tilsigtede slutproduktspecifikationer
• Mål resterende monomerniveauer og sørg for, at de opfylder produkt- og lovkrav. Juster ladningsforhold og andre reaktionsvariabler for at minimere de tilstedeværende mængder.

1. Butler, F., Fiorentini, F., Eisenhardt, K. H. S., & Williams, C. K. (2025). Heterodinukleære Co(III)NA(I)-katalysatorer til ringåbningscopolymerisation af propenoxid og kuldioxid. Makromolekyler. https://doi.org/10.1021/acs.macromol.5c01529
2. Raghuraman, A., Spinney, H. A., Wilson, D. R., Villa, C., Arora, S., Majumder, A., De La Hoz, J. M. M., Paradkar, M., Gies, A. P., Suzuki, M., Keaton, A., Mukhopadhyay, S., Bernales, V., Masy, J., & Kennedy, R. D. (2025). Triarylboran-katalyseret ringåbningspolymerisation af propylenoxid: en vej til overlegne polyurethaner. Forskning i industriel og teknisk kemi. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.5c01981
3. Ellis, S., Buchard, A., & Junkers, T. (2024). Depolymerisering af poly(lactid) under kontinuerlige strømningsforhold. Kemisk videnskab. https://doi.org/10.1039/d4sc05891g
4. Ford, M. J., Porcincula, D. H., Telles, R., Mancini, J. A., Wang, Y., Rizvi, M. H., Loeb, C. K., Moran, B. D., Tracy, J. B., Lewis, J. A., Yang, S., Lee, E., & Cook, C. C. (2024). Bevægelse med lys: Fotoresponsiv formmorfning af trykte flydende krystalalastomerer. Matter, 7(3), 1207-1229. https://doi.org/10.1016/j.matt.2024.01.006
5. Huang, Y., Xue, X., & Fu, K. (2020). Anvendelse af sfæriske polyelektrolytbørster mikropartikelsystem i flokkulering og retention. Polymerer, 12(4), 746. https://doi.org/10.3390/polym12040746
6. Sankaranarayanan, S., Likozar, B., & Navia, R. (2019). Realtidsanalyse af partikelstørrelse ved hjælp af den fokuserede strålereflektanssonde til in situ-fremstilling af polyacrylamid-fyldstofkompositmaterialer. Videnskabelige rapporter, 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, C. M. (2019). Polymerisation af cykliske carbamater: En praktisk vej til alifatiske polyurethaner. Makromolekyler, 52(7), 2719-2724. https://doi.org/10.1021/acs.macromol.9b00436
   
8. Ambrose, K., Murphy, J. N., & Kozak, C. M. (2019). Chromamino-bis(phenolat)-komplekser som katalysatorer til ringåbningspolymerisation af cyclohexenoxid. Makromolekyler, 52(19), 7403-7412. https://doi.org/10.1021/acs.macromol.9b01381
   
9. Ellis, S. N., Riabtseva, A., Dykeman, R. R., Hargreaves, S., Robert, T., Champagne, P., Cunningham, M. F., & Jessop, P. G. (2019). Kvælstofrige CO2-responsive polymerer som fremadrettet osmose trækker opløste stoffer. Forskning i industriel og teknisk kemi, 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). Karakteristika og mekanisme for vinyletherkationisk polymerisation i vandige medier initieret af alkohol/B(C6F5)3/ET2O. Polymerer, 11(3), 500. https://doi.org/10.3390/polym11030500
    
11. Anderson, TS, & Kozak, CM (2019). Ringåbningspolymerisation af epoxider og ringåbningspolymerisation af CO₂ med epoxider ved hjælp af en zinkaminobis(phenolat) katalysator. European Polymer Journal, 120, 109237. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2019.109237
    
12. Barroso, R. G. M. R., Gonçalves, S. B., & Machado, F. (2019). En ny tilgang til syntese af mælkesyrebaserede polymerer i et vandig dispergeret medium. Bæredygtig kemi og farmaci, 15, 100211. https://doi.org/10.1016/j.scp.2019.100211
    
13. Januszewski, R., Kownacki, I., Maciejewski, H., & Marciniec, B. (2019). Overgangsmetalkatalyseret hydrosilylering af polybutadien – Effekten af substituenter ved silicium på effektiviteten af silylfunktionaliseringsprocessen. Tidsskrift for katalyse, 371, 27-34. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2019.01.026
    
14. Ambrose, K., Robertson, K. N., & Kozak, C. M. (2019). Koboltaminobis(phenolat)-komplekser til kobling og copolymerisation af epoxider med kuldioxid. Dalton-transaktioner, 48(18), 6248-6260. https://doi.org/10.1039/c9dt00996e
    
15. Andrea, K. A., & Kerton, F. M. (2019). Triarylboran-katalyseret dannelse af cykliske organiske carbonater og polycarbonater. ACS-katalyse, 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). Forbedring af salttolerance og termisk stabilitet af cellulosenanofibriller ved podningsmodifikation. Kulhydratpolymerer, 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). Korrosionsadfærd og kemisk stabilitet af transparente hybride sol-gel-belægninger aflejret på aluminium i sure og alkaliske opløsninger. Fremskridt inden for organiske belægninger, 124, 286-295. https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2018.02.025
18. Oliveira, M., Behrends, S. L., Rosa, I. R., & Petzhold, C. L. (2017). Anvendelse af et trithiocarbonyl RAFT-middel uden modifikation som (Co)stabilisator i miniemulsionspolymerisation. Tidsskrift for polymervidenskab del A Polymerkemi, 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). Indkapsling af Piper cabralanum (Piperaceae) nonpolært ekstrakt i poly(methylmethacrylat) ved miniemulsion og evaluering af stigning i effektiviteten af antileukæmisk aktivitet i K562-celler. DOAJ (DOAJ: Fortegnelse over Open Access-tidsskrifter). https://doaj.org/article/3859d040eeb34fb688c59bdb010c4923