Modificarea chimică a unui polimer

Modificarea chimică a polimerilor constă într - o modificare a naturii grupărilor reactive transportate de un polimer cu lanț . Modificarea poate avea loc pe grupurile funcționale sau nesaturările de la capătul lanțului, pe lanțurile laterale sau la nivelul coloanei vertebrale principale a polimerilor.

Obiective

Principalele obiective ale modificărilor chimice ale polimerilor sunt:

• creați polimeri cu proprietăți specifice;
• fabrică polimeri ai căror monomeri nu există sau nu sunt foarte stabili.

Proces

Modificarea chimică a polimerilor poate avea loc cu o creștere a masei molare a polimerului (copolimerizare etc.), cu o scădere a acestei mase (depolimerizare, degradare a polimerilor, tăiere cu lanț  etc. ) sau fără variație a acestei mase (unele ciclizări, unele reticulări  etc. ).

Principalele procese de modificare chimică a polimerilor sunt:

• ciclizarea  : a ciclizarea polimerului este o reacție chimică care conduce la:
  • formarea inelelor în lanțurile polimerice. Reacția de ciclizare are loc atunci când există două unități învecinate care pot reacționa împreună pentru a forma inele. Exemple:
    • ciclizarea poliacrilonitrilului , ciclizarea implică grupurile CN de poliacrilonitril,
    • ciclizarea poli (alcoolului vinilic) (PVAL) cu o aldehidă pentru a da, de exemplu, poli (vinil butiral) (PVB),
    • ciclizarea polialcadienelor cu diene conjugate , acesta este cazul poliizoprenului și polibutadienei  ;
  • transformând tot polimerul într-un singur ciclu. Reacția de ciclizare are loc atunci când există două unități de capăt de lanț care pot reacționa împreună pentru a forma un inel. Exemplu: ciclizarea polidimetilsiloxanului  ;
• funcționalizarea  : funcționalizarea polimerilor este introducerea de grupe chimice din polimeri pentru a crea un produs cu proprietăți specifice;
• copolimerizare care are loc prin grefarea ( altoirii ) sau prin radiație ( grefare de );
• reticulare  ;
• depolymerization  : procesul de conversie a unui polimer într - un monomer sau un amestec de monomeri;
• sciziunea lanț  : reacția chimică cauzează dezlipirea coloana vertebrală.

Exemple

Modificările chimice ale polimerilor pot avea loc cu sau fără utilizarea reactivilor post-modificare. Acești reactivi pot fi:

• molecule mici: monomeri de exemplu;
• de oligomeri sau polimeri: pre-polimerul de exemplu.

Polimerii modificați pot fi naturali sau sintetici.

Fără reactiv post-modificare

Modificarea chimică a polimerilor poate avea loc prin creșterea temperaturii sau prin prezența unui catalizator .

Modificarea polimerilor sintetici

• Ciclizarea poliacrilonitrilului.
• Ciclizarea polialcadienelor cu diene conjugate.

Reactivi post-modificare monofuncționali

Polimerul format nu schimbă arhitectura.

Modificarea polimerilor naturali

• Modificarea celulozei  :
  • Esterificare: esteri de celuloză
  • Eterificare: eteri de celuloză
• Modificarea amidonului  : amidon modificat:
  • Esterificare: fosfați de amidon , acetați și adipați
  • Eterificare: amidon hidroxipropilic, hidroxietil
• Deacetilarea chitinei  : chitosan .

Modificarea polimerilor sintetici

• Modificarea chimică a poli (acetat de vinil) (PVAC) poate duce la:
  • poli (vinil alcool)  : poli (acetat de vinil) este hidrolizat parțial sau complet pentru a rezulta poli (vinil alcool);
  • poli (vinil acetat ftalat) (PVAP): poli (acetat de vinil) este parțial hidrolizat și apoi esterificat cu acidul ftalic .

• Modificarea chimică a alcoolului polivinilic poate produce:
  • poli (azotatul de vinil) (PVN): este un ester anorganic al acidului azotic și poli (vinil alcool);
  • poli ( vinil acetali ): ele sunt preparați prin reacția dintre o aldehidă și poli (vinil alcool). Poli (vinil butiral) și poli (vinil formal) (PVFM) sunt exemple ale acestei familii de polimeri. Acestea sunt preparate respectiv prin reacția poli (alcoolului vinilic) cu butiraldehidă și formaldehidă .

• Hidroliza acetatului de etilen vinil (EVA) dă alcool etilen vinilic (EVOH).
• Hidroliza polivinilformamidei dă polivinileamină  :

• Superclorinare de poli (clorură de vinil) (PVC) a dat poli (clorură de vinil) clorurată (CPVC).

Reactivi polifuncționali post-modificare

Acest tip de moleculă va provoca reticulări prin conectarea grupurilor reactive împreună. Aceasta se numește apoi post-reticulare .

Modificarea polimerilor naturali

• Cazeina din lapte amestecat cu formaldehidă dă galalith .
• Hot vulcanizarea din cauciuc natural în prezența sulfului .

Modificarea polimerilor sintetici

• Reticularea poliesterilor nesaturați (PU) cu monomeri de vinil , în special stiren , are ca rezultat polimeri termorezistenți .

Referințe

1. (în) "  ciclizarea polimerului  " Compendiu de terminologie chimică ["  Gold Book  "], IUPAC 1997, versiune corectată online (2006-), ediția a II- a  .
2. (în) "  funcționalizare polimerică  " Compendiu de terminologie chimică ["  Gold Book  "], IUPAC 1997, versiune corectată online (2006-), ediția a II- a  .
3. În acest articol, definițiile depolimerizării și ruperii lanțului sunt preluate din Glosarul termenilor de bază ai științei polimerilor
4. Qi H (2017) Platforme pentru funcționalizarea celulozei . În Materiale funcționale noi bazate pe celuloză (pp. 11-23). Springer, Cham. | abstract