Szabadgyök-indítók

Dr. S. S. Newaz

Polyorganix Inc., Houston, TX

Free Radical Initiator/Stabilizer GYIK

Q. Hogyan választjuk ki a megfelelő iniciátort?

A szabadgyökös addíciós polimerizációban a polimerizációs iniciátor kiválasztása elsősorban két tényezőtől függ: a) az oldhatóságától és b) a bomlási hőmérsékletétől. Ha a polimerizáció szerves oldószerben történik, akkor az iniciátornak oldódnia kell az adott oldószerben, és az iniciátor bomlási hőmérsékletének az oldószer forráspontjánál vagy az alatt kell lennie. Általában a 2,2'-Azobisz(2-metilpropionitril) (441090) és a benzoil-peroxid (179981) megfelel ezeknek a követelményeknek. Ha a kívánt polimerizáció 20 °C-on vagy az alatt történik, akkor speciális, alacsony hőmérsékletű szabadgyökös iniciátorokat kell használni. Különböző AZO-típusú iniciátorok választhatók a bomlási hőmérsékleti követelménytartománynak megfelelően: lásd Thermikus iniciátorok kiválasztási táblázata.

Emulziós polimerizációhoz vagy vizes rendszerben történő polimerizációhoz vízben oldódó iniciátor, például kálium-perszulfát (216224) vagy egy szerves, vízben oldódó 4,4'-Azobisz(4-cianovaleriánsav) (118168) iniciátor alkalmas.

Q. Hogyan határozzuk meg a monomer reaktivitását?

A monomer reaktivitásának meghatározása nem mindig nyilvánvaló vagy egyszerű. A kutatók tapasztalataikra és az egyes monomerekről közzétett adatokra támaszkodnak. Általánosságban a molekulaszerkezetben a konjugáció mértékét tekinthetjük a szabadgyökös polimerizáció terjedéséhez szükséges kezdeti szabadgyök kialakítására való hajlamot jelzőnek. Általában egy konjugáltabb rendszer nagyobb valószínűséggel megy keresztül a szabadgyökös polimerizáción.

Q. Mikor szükséges a stabilizátor eltávolítása a polimerizáció előtt, és hogyan kell ezt megtenni?

A stabilizátorok eltávolítása általában nem szükséges. Ezek jellemzően ppm szinten vannak jelen, és a szabadgyökös iniciátor használata a polimerizációs hőmérsékleten felülírja a stabilizátor hatását. A legrosszabb esetben extra mennyiségű iniciátor hozzáadására lehet szükség az elfogadható polimerizációs sebesség fenntartásához. A legtöbb esetben, ha a polimerizáció egyszer megindul, a sebesség különösebb nehézség nélkül fenntartható. Ha azonban feltétlenül szükséges a stabilizátor eltávolítása, az oszlopkromatográfia az előnyben részesített módszer. Könnyen használható, előre csomagolt inhibitor-eltávolító oszlopok (306312 és 311340) állnak rendelkezésre, amelyek leegyszerűsítik ezt a feladatot.

Q. Hogyan lehet eltávolítani a maradék iniciátort, stabilizátort és/vagy a nem reagált monomert a polimerizáció után?

A végfelhasználás előtt bevett gyakorlat, hogy a polimereket oldószerben oldják fel, majd a polimert egy társoldószerrel kicsapják. Általában a maradék iniciátorok és stabilizátorok oldatban maradnak, a polimerek pedig szilárd anyagként (por, gumi vagy szálak) válnak szét. Ez a folyamat addig ismételhető, amíg a kívánt polimerjellemzők elérhetők. Ez a frakcionált kicsapás az alacsonyabb molekulatömegű polimerek eltávolításában is hatékony, ami szűkebb molekulatömeg-eloszlást eredményez - természetesen a hozam csökkenésével együtt. Tipikus oldószer/társoldószer párosok lehetnek: Toluol/hexán, toluol/metanol, THF/víz stb.