Полимеризация УФ-отверждаемой смолы
У меня есть паспорт безопасности светочувствительной смолы . В нем указана смесь диакрилата 1,6-гександиола ($\ce{C_{12}H_{18}O_4}$) с соответствующим номером CAS и полиуретанакрилатом вместе с номером CAS «сополимера бутилакрилата / метилметакрилата / метакриловой кислоты» с формулой (или, скорее, формулами)$\ce{(C7H_{12}O2.C5H8O2.C4H6O2)_x}$. Также указан фотоинициатор 1- гидроксициклогексилфенилкетон . Добавки красителя и ингибитора реакции, скорее всего, не имеют отношения к актуальному вопросу, поэтому я их опускаю.
Моя органическая химия несколько ржавая, но первая часть соединения, которую я могу идентифицировать как имеющую установку $\ce{H2C=CH-CO-O-C6H12-O-CO-CH=CH2}$. Похоже, это довольно хорошая молекула, которая равномерно реагирует с обеих сторон при полимеризации. Этот материал также указан как светочувствительный, и я считаю, что он проливает что-то с обоих концов, чтобы активировать концы.
Другой, конечно же, представляет собой смесь трех мономеров: Бутилакрилат ($\ce{H2C=CH-CO-O-C4H9}$), метилметакрилат ($\ce{H2C=C(CH3)-CO-O-CH3}$) и метакриловой кислоты ($\ce{H2C=C(CH3)-COOH}$). Первые два имеют в себе сложноэфирные группы, у последнего есть свой предшественник,$\ce{-COOH}$группа (карбоновая кислота). Мне кажется, у всего этого есть только одна активная сторона.
Если предположить, что четыре основных химиката смешаны до некоторой степени равномерно и в четных количествах и что может быть достаточным запасом исходного гидроксициклогексилфенилкетона, они, несомненно, будут реагировать и полимеризоваться под УФ-светом около 400 нм (+ - 5), так как это это то, как смесь ведет себя в ее родном приложении, принтере SLA.
Однако у меня проблема с этими частями:
- Какая реакция происходит между соединениями? Я смутно помню, что при некоторых процессах полимеризации образуются отходы в форме воды (это была конденсация?), Но я не вижу, чтобы это происходило здесь для большинства комбинаций, и в результате я не вижу, какие части полимер может выглядеть в их связанном состоянии.
- Какие типы связей имеет полученный полимер? Это в значительной степени прямой результат отсутствия реакции между соединениями. Я думал, что видел возможность образования сложного эфира ($\ce{R_1-CO-O-R_2}$) между метакриловой кислотой и диакрилатом гександиола, но затем выяснилось, что в последнем отсутствует спиртовая группа ($\ce{R-OH}$) атаковать и создавать воду, чтобы образовать связь. Так что я почти уверен, что они не связываются друг с другом как сложные эфиры, но как правильно назвать эти связи, которые ускользают от меня ?!
- Каким будет этот полимер? Я помню, что некоторые полимеры классифицируются на основе их мономеров, производственного процесса, длины цепи, типа связи и макроструктуры, разбивая каждый на несколько групп. Это позволило бы оценить некоторые неопределенные свойства о них. Это определенно не гомогенная, как чистая PolyLacticAcid, поскольку она в основном состоит из 4 разных мономеров. Он также не должен образовывать эластичного соединения из-за того, что я знаю из MSDS, и того, что обработанная смола является несколько хрупким продуктом. Но в какие группы он может попасть в процессе полимеризации?
Ответы
Полимеризация с вытеснением воды, также известная как поликонденсация ( типичный продукт - ПЭТ ), представляет собой разновидность полимеризации. Радикальная полимеризация здесь, скорее всего, действовать по- другому с тремя типами реакции , работающих одновременно: инициирования, распространения и прекращения.
Во время инициирования свет расщепляет фенилкетон на два фрагмента с одним неспаренным электроном в каждом. Это символизируется точкой рядом с атомами кислорода, означающей, что эти химические вещества являются радикалами:
Эти радикалы могут реагировать с одним электроном двойной связи нейтрального акрилата в реакции распространения . Синим цветом обозначена вновь образованная одинарная связь между двумя реагентами (первая строка). Одновременно другой электрон бывшей двойной связи представляет новый сайт, где снова может реагировать нейтральный акрилат (вторая линия). Этот рост полимерной цепи может продолжаться снова и снова или распространяться (третья линия).
Как только радикалы образуются, может произойти ряд реакций, в которых эти углеродно-центрированные радикалы потребляются. Это отменяет дальнейший рост полимерных цепей. Среди этих реакций обрыва наиболее заметными являются реакции переноса водорода / окислительно-восстановительные реакции, а также димеризация. Некоторые из них, которые кажутся вероятными, показаны ниже:
Структура
Ваш исходный материал состоит из стартера и смеси бифункциональных акрилатов. Таким образом, отверждение даст полимерные цепи, сшитые друг с другом. На иллюстрации ниже (для другого материала) это обозначено синими зигзагообразными линиями:
(Konuray et al. , Polymers 2018 , 10 , 178 doi 10.3390 / polym10020178 , открытый доступ)
Поскольку вы начали с нескольких разных мономеров, это будет пример разветвленных сополимеров .