Polimerização de uma resina de cura UV

Aug 16 2020

Eu tenho uma MSDS de resina fotossensível . Ele lista uma mistura de diacrilato de 1,6-hexanodiol ($\ce{C_{12}H_{18}O_4}$) com seu número CAS adequado e acrilato de poliuretano junto com o número CAS de "Copolímero de acrilato de butil / metacrilato de metila / ácido metacrílico" com a fórmula (ou melhor, fórmulas) de$\ce{(C7H_{12}O2.C5H8O2.C4H6O2)_x}$. Há também o fotoiniciador 1-hidroxiciclohexil fenil cetona listado. Os aditivos de cor e inibidor de reação são provavelmente irrelevantes para a questão real, então eu os deixo de fora.

Minha química orgânica está um pouco enferrujada, mas a primeira parte do composto posso identificar como tendo a configuração $\ce{H2C=CH-CO-O-C6H12-O-CO-CH=CH2}$. Esta parece ser uma molécula muito boa que reage uniformemente em ambos os lados durante a polimerização. Este material também é listado como fotossensível, o que eu interpreto que perde algo de ambas as extremidades para ativar as extremidades.

O outro, é claro, é uma mistura de três monômeros: acrilato de butila ($\ce{H2C=CH-CO-O-C4H9}$), metacrilato de metila ($\ce{H2C=C(CH3)-CO-O-CH3}$) e ácido metacrílico ($\ce{H2C=C(CH3)-COOH}$) Os dois primeiros têm grupos éster, o último tem seu precursor, o$\ce{-COOH}$grupo (ácido carboxílico). Todos esses parecem ter apenas um lado ativo para mim.

Assumindo que os quatro principais produtos químicos são misturados de forma um tanto uniforme e em números pares e o que pode ser um amplo suprimento do iniciador Hidroxiciclohexil-fenil-cetona, eles certamente irão reagir e polimerizar sob luz ultravioleta de cerca de 400 nm (+ - 5), como este é como a mistura se comporta em seu aplicativo nativo, uma impressora SLA.

No entanto, tenho um problema com estas peças:

Que tipo de reação acontece entre os compostos? Lembro-me vagamente que algumas polimerizações criam resíduos em forma de água (seria condensação?), Mas não vejo isso acontecendo aqui para a maioria das combinações e, como resultado, não consigo ver quais são as partes do polímero pode parecer em seu estado ligado.
Que tipo de ligações o polímero resultante tem? Este é basicamente o resultado direto de não ver a reação entre os compostos. Eu pensei ter visto a possibilidade de formar um éster ($\ce{R_1-CO-O-R_2}$) entre o ácido metacrílico e o diacrilato de hexanodiol, mas então percebeu que o último perde um grupo de álcool ($\ce{R-OH}$) para atacar e criar água para formar a ligação. Portanto, tenho certeza de que eles não se ligam como ésteres um ao outro, mas qual é o nome correto para essas ligações que me escapam ?!
Como esse polímero seria classificado? Lembro que alguns polímeros são classificados com base em seus monômeros, processo de fabricação, comprimento da cadeia, tipo de ligação e macroestrutura, colocando cada um em vários grupos. Isso permitiria estimar algumas propriedades vagas sobre eles. Certamente não é um homogêneo como o PolyLacticAcid puro, pois é basicamente composto por 4 monômeros diferentes. Também não deve formar uma ligação elástica devido ao que eu sei do MSDS e que a resina processada é um produto um tanto quebradiço. Mas em que grupos pode ser colocado a partir do processo de polimerização?

Respostas

2 Buttonwood Aug 16 2020 at 20:33

As polimerizações que expelem água, também conhecidas como policondensação ( PET é um produto típico), são um subconjunto das polimerizações. A polimerização radical aqui é mais provável de proceder de forma diferente com três tipos de reação correndo simultaneamente: iniciação, propagação e término.

Durante a iniciação , a luz divide a fenilcetona em dois fragmentos com um elétron desemparelhado cada. Isso é simbolizado pelo ponto próximo aos átomos de oxigênio, denotando que esses produtos químicos são radicais:
Esses radicais podem reagir com um elétron da ligação dupla de um acrilato neutro na reação de propagação . Simbolizado por azul está a ligação simples recém-formada entre os dois reagentes (primeira linha). Simultaneamente, o outro elétron da antiga ligação dupla representa um novo local onde novamente um acrilato neutro pode reagir (segunda linha). Este crescimento da cadeia de polímero pode continuar repetidamente ou se propagar (terceira linha).
Assim que os radicais se formam, pode haver uma série de reações em que esses radicais centrados no carbono são consumidos. Isso cancela o crescimento adicional das cadeias de polímero. Entre essas reações de terminação , as reações de transferência de hidrogênio / redox, bem como as dimerizações, são as mais proeminentes. Algumas que parecem prováveis de ocorrer são descritas abaixo:

Estrutura

Seu material inicial consiste em um iniciador e uma mistura de acrilatos bifuncionais. Assim, a curadoria produzirá cadeias poliméricas que são reticuladas entre si. A ilustração abaixo (para um material diferente) simboliza isso pelas linhas azuis em zigue-zague: