Polymerisation eines UV-härtenden Harzes
Ich habe ein lichtempfindliches Harz-Sicherheitsdatenblatt . Es listet eine Mischung aus 1,6-Hexandioldiacrylat ($\ce{C_{12}H_{18}O_4}$) mit der richtigen CAS-Nummer und Polyurethanacrylat zusammen mit der CAS-Nummer "Butylacrylat / Methylmethacrylat / Methacrylsäure-Copolymer" mit der Formel (oder besser gesagt den Formeln) von$\ce{(C7H_{12}O2.C5H8O2.C4H6O2)_x}$. Es ist auch der Photoinitiator 1-Hydroxycyclohexylphenylketon aufgeführt. Die Zusätze von Farbe und Reaktionsinhibitor sind für die eigentliche Frage höchstwahrscheinlich irrelevant, deshalb lasse ich sie weg.
Meine organische Chemie ist etwas rostig, aber der erste Teil der Verbindung kann als Setup identifiziert werden $\ce{H2C=CH-CO-O-C6H12-O-CO-CH=CH2}$. Dies scheint ein ziemlich schönes Molekül zu sein, das unter Polymerisation auf beiden Seiten gleichmäßig reagiert. Dieses Material ist auch als lichtempfindlich aufgeführt, was meiner Meinung nach etwas von beiden Enden abwirft, um die Enden zu aktivieren .
Das andere ist natürlich eine Mischung aus drei Monomeren: Butylacrylat ($\ce{H2C=CH-CO-O-C4H9}$), Methylmethacrylat ($\ce{H2C=C(CH3)-CO-O-CH3}$) und Methacrylsäure ($\ce{H2C=C(CH3)-COOH}$). Die ersten beiden haben Estergruppen, die letzte hat ihren Vorläufer, die$\ce{-COOH}$Gruppe (Carbonsäure). All dies scheint nur eine aktive Seite für mich zu haben.
Unter der Annahme , die vier Hauptchemikalien ein wenig gleichmäßig gemischt und in geraden Zahlen und was möglicherweise eine reichliche Versorgung des seinen Starter Hydroxycyclohexyl-phenyl-keton, werden sie sicher reagieren und zu polymerisieren , unter UV - Licht von etwa 400 nm (+ - 5), da dies So verhält sich die Mischung in ihrer nativen Anwendung, einem SLA-Drucker.
Ich habe jedoch ein Problem mit diesen Teilen:
- Welche Art von Reaktion findet zwischen den Verbindungen statt? Ich erinnere mich vage, dass einige Polymerisationen Abfall in Form von Wasser erzeugen (war das Kondensation?), Aber ich sehe das hier bei den meisten Kombinationen nicht wirklich und als Folge davon sehe ich nicht, was die Teile der Polymer könnte in ihrem gebundenen Zustand aussehen.
- Welche Art von Bindungen hat das resultierende Polymer? Dies ist so ziemlich das direkte Ergebnis, wenn die Reaktion zwischen den Verbindungen nicht gesehen wird. Ich dachte, ich hätte eine Möglichkeit gesehen, einen Ester zu bilden ($\ce{R_1-CO-O-R_2}$) zwischen der Methacrylsäure und dem Hexandioldiacrylat, erkannte dann aber, dass später eine Alkoholgruppe fehlt ($\ce{R-OH}$) angreifen und Wasser erzeugen, um die Bindung zu bilden. Ich bin mir also ziemlich sicher, dass diese nicht als Ester miteinander verbunden sind, aber wie lautet der richtige Name für diese Bindungen, die mir entgehen?!
- Als was würde dieses Polymer klassifiziert werden? Ich erinnere mich, dass einige Polymere anhand ihrer Monomere, des Herstellungsprozesses, der Kettenlänge, des Bindungstyps und der Makrostruktur in mehrere Gruppen eingeteilt werden. Diese würden es ermöglichen, einige vage Eigenschaften über sie abzuschätzen. Es ist mit Sicherheit kein homogenes wie reines PolyLacticAcid, da es im Grunde aus 4 verschiedenen Monomeren besteht. Es sollte auch keine elastische Bindung bilden, da ich aus dem Sicherheitsdatenblatt weiß und das verarbeitete Harz ein etwas sprödes Produkt ist. Aber in welche Gruppen kann es durch den Polymerisationsprozess eingeteilt werden?
Antworten
Polymerisationen, die Wasser ausstoßen, auch bekannt als Polykondensation ( PET ist ein typisches Produkt), sind eine Untergruppe von Polymerisationen. Es ist wahrscheinlicher, dass die radikalische Polymerisation bei drei gleichzeitig ablaufenden Reaktionstypen unterschiedlich verläuft: Initiierung, Vermehrung und Beendigung.
Während der Initiierung spaltet Licht das Phenylketon in zwei Fragmente mit jeweils einem ungepaarten Elektron. Dies wird durch den Punkt neben den Sauerstoffatomen symbolisiert, der angibt, dass diese Chemikalien Radikale sind:
Diese Radikale können bei der Ausbreitungsreaktion mit einem Elektron der Doppelbindung eines neutralen Acrylats reagieren. Blau symbolisiert ist die neu gebildete Einfachbindung zwischen den beiden Reagenzien (erste Zeile). Gleichzeitig stellt das andere Elektron der früheren Doppelbindung eine neue Stelle dar, an der wiederum ein neutrales Acrylat reagieren kann (zweite Linie). Dieses Wachstum der Polymerkette kann sich immer wieder fortsetzen oder ausbreiten (dritte Linie).
Sobald Radikale gebildet werden, kann es zu einer Reihe von Reaktionen kommen, bei denen diese kohlenstoffzentrierten Radikale verbraucht werden. Dies hebt das weitere Wachstum der Polymerketten auf. Unter diesen Terminationsreaktionen sind Wasserstofftransfer- / Redoxreaktionen sowie Dimerisierungen die bekanntesten. Einige, die wahrscheinlich auftreten, sind unten dargestellt:
Struktur
Ihr Ausgangsmaterial besteht aus einem Starter und einer Mischung aus bifunktionellen Acrylaten. Somit ergibt die Kuration Polymerketten, die miteinander vernetzt sind. Die folgende Abbildung (für ein anderes Material) symbolisierte dies durch die blauen Zick-Zack-Linien:
(Konuray et al. , Polymers 2018 , 10 , 178 doi 10.3390 / polym10020178 , Open Access)
Da Sie mit mehreren verschiedenen Monomeren begonnen haben, ist dies ein Beispiel für verzweigte Copolymere .