Lo stirene è un monomero versatile e ampiamente usato nell'industria dei polimeri, noto per la sua capacità di formare una varietà di polimeri con proprietà diverse. Come principale fornitore di stirene, sono ben versato nei diversi tipi di processi di polimerizzazione dello stirene. Questi processi sono cruciali in quanto determinano le caratteristiche dei polimeri finali a base di stirene, che vengono utilizzati in numerose applicazioni che vanno dai materiali di imballaggio alle parti automobilistiche.
1. Libero - polimerizzazione radicale
Free - la polimerizzazione radicale è il metodo più comune per la polimerizzazione dello stirene. Implica tre passaggi principali: iniziazione, propagazione e risoluzione.
Iniziazione
Nella fase di iniziazione, una molecola iniziatore si decla per formare radicali liberi. Gli iniziatori comuni per la polimerizzazione dello stirene comprendono perossidi organici e composti Azo. Ad esempio, il perossido di benzoile è un iniziatore di frequente. Quando riscaldato, il perossido di benzoile si decompone in due radicali benzoilossia. Questi radicali reagiscono quindi con monomeri di stirene, astratta un atomo di idrogeno dalla molecola di stirene e generando un radicale stirene.
Propagazione
Una volta formato il radicale dello stirene, reagisce con un altro monomero stirene. L'elettrone non accoppiato sugli attacchi radicali il doppio legame del monomero dello stirene, formando un nuovo legame di carbonio e generando un nuovo radicale alla fine della catena di polimeri in crescita. Questo processo si ripete, con la catena polimerica che coltiva un'unità monomerica alla volta. La fase di propagazione è relativamente veloce e la reazione può procedere rapidamente in condizioni adeguate.
Terminazione
La terminazione si verifica quando due radicali reagiscono tra loro. Esistono due tipi principali di reazioni di terminazione: combinazione e sproporzione. Nella terminazione di combinazione, due radicali polimerici in crescita reagiscono per formare una singola molecola di polimero più grande. Nella interruzione della sproporzione, un radicale trasferisce un atomo di idrogeno a un altro radicale, con conseguente catena di polimeri saturi e una catena polimerica insatura.
La polimerizzazione radicale libera di stirene può essere eseguita in massa, soluzione, sospensione o emulsione. La polimerizzazione alla rinfusa comporta stirene polimerizzante nella sua forma pura, senza l'uso di un solvente. Questo metodo produce polimeri con elevata purezza ma può essere difficile da controllare a causa dell'elevato calore della polimerizzazione. La polimerizzazione della soluzione comporta lo scioglimento dello stirene e l'iniziatore in un solvente adatto. Il solvente aiuta a dissipare il calore della polimerizzazione e può anche influenzare il peso molecolare e la distribuzione del peso molecolare del polimero. La polimerizzazione della sospensione prevede la sospensione di goccioline di stirene in acqua, con l'aiuto di un agente di sospensione. L'iniziatore viene sciolto nelle goccioline di stirene e la polimerizzazione si verifica all'interno di ciascuna gocciolina. La polimerizzazione di emulsione, d'altra parte, comporta lo stirene emulsionante in acqua usando un tensioattivo. L'iniziatore è generalmente solubile e la polimerizzazione si verifica nelle micelle formate dal tensioattivo.
2. Polimerizzazione anionica
La polimerizzazione anionica è un processo di polimerizzazione vivente che consente un controllo preciso della struttura polimerica, del peso molecolare e della distribuzione del peso molecolare. Nella polimerizzazione anionica di stirene, viene utilizzata una base forte o un composto alchilico metallico. Ad esempio, il butillitium è un iniziatore comunemente usato.
Iniziazione
L'iniziatore di butillitium reagisce con il monomero dello stirene aggiungendo al doppio legame di stirene. Questo forma un carbanione alla fine della catena polimerica in crescita. Il Carbanion ha una carica negativa ed è altamente reattivo.
Propagazione
Il Carbanion alla fine della catena polimerica attacca un altro monomero di stirene, aggiungendolo alla catena e generando un nuovo Carbanion alla fine della catena. Questo processo continua, con la catena polimerica che cresce in modo controllato. Poiché non esiste una reazione di terminazione significativa nella polimerizzazione anionica (in assenza di impurità), le catene polimeriche continuano a crescere fino a quando tutti i monomeri non vengono consumati o non viene aggiunto un agente terminale.
Terminazione
Per terminare la polimerizzazione anionica, viene aggiunto un agente terminale come un alcol o acqua. L'agente terminale reagisce con il carbanion alla fine della catena polimerica, neutralizzando la carica e fermando la crescita della catena.
La polimerizzazione anionica di stirene viene spesso effettuata in un solvente non polare come benzene o toluene. Questo metodo è particolarmente utile per la produzione di polimeri con distribuzioni di peso molecolare strette, copolimeri a blocchi e polimeri con gruppi di end -end ben definiti. Ad esempio, lo stirene - butadiene - stirene (SBS) blocca i copolimeri, che sono ampiamente utilizzati nella produzione di elastomeri, possono essere sintetizzati usando la polimerizzazione anionica.
3. Polimerizzazione cationica
La polimerizzazione cationica di stirene è meno comune della polimerizzazione libera -radicale e anionica, ma può anche essere utilizzata per produrre polimeri a base di stirene. Nella polimerizzazione cationica, un acido Lewis o un acido protonico viene usato come iniziatore.
Iniziazione
Ad esempio, l'etere al trifluoruro di boro (BF₃ · OET₂) è un iniziatore di acido Lewis comunemente usato. L'acido Lewis reagisce con un iniziatore di co, come l'acqua o un alcol, per generare una specie cationica. Questa specie cationica reagisce quindi con il monomero dello stirene, generando un carbocalizzazione alla fine della catena polimerica in crescita.
Propagazione
Il carbocalizzazione alla fine della catena polimerica attacca un altro monomero di stirene, aggiungendolo alla catena e generando una nuova carbocalizzazione alla fine della catena. La fase di propagazione nella polimerizzazione cationica è relativamente veloce, ma la reazione è spesso sensibile alle impurità e alle reazioni di terminazione.
Terminazione
La terminazione nella polimerizzazione cationica può verificarsi attraverso diversi meccanismi, come la reazione con un trasferimento nucleofilo o a catena in un monomero o un solvente. La presenza di impurità, come l'acqua o l'ossigeno, può anche causare reazioni di terminazione.
La polimerizzazione cationica di stirene viene solitamente eseguita in un solvente non polare a basse temperature per ridurre al minimo le reazioni laterali e la terminazione. Questo metodo può essere utilizzato per produrre polimeri con proprietà uniche, ma il processo è più difficile da controllare rispetto alla polimerizzazione libera -radicale e anionica.
4. Polimerizzazione di coordinamento
La polimerizzazione di coordinamento dello stirene comporta l'uso di catalizzatori di metalli di transizione. Ziegler - Catalizzatori Natta e catalizzatori metallocenici sono due tipi di catalizzatori comunemente usati nella polimerizzazione di coordinazione.
Ziegler - Natta Catalysts
Ziegler - I catalizzatori di Natta in genere sono costituiti da un composto di metallo di transizione, come il tetracloruro di titanio (Ticl₄) e un composto organometallico, come il trietilaluminum (Alet₃). Questi catalizzatori possono essere usati per polimerizzare lo stirene per produrre polistirene sindacale o isotattica, a seconda del sistema del catalizzatore e delle condizioni di reazione.
Catalizzatori metallocenici
I catalizzatori metallocenici sono una nuova classe di catalizzatori che offrono un controllo più preciso sulla struttura polimerica. Sono costituiti da un metallo di transizione, di solito zirconio o titanio, coordinati a due ligandi ciclopentadienici. La polimerizzazione catalizzata del metallocene di stirene può produrre polimeri con stereoregolarità elevata e distribuzioni di peso molecolare strette.
La polimerizzazione del coordinamento consente la sintesi di polimeri a base di stirene con microstrutture specifiche, che possono aver migliorato le proprietà meccaniche e fisiche rispetto ai polimeri prodotti da altri metodi di polimerizzazione.
Come fornitore di stirene, comprendiamo l'importanza di questi diversi processi di polimerizzazione nella produzione di polimeri a base di stirene di alta qualità. NostroThe Boards Monomer 100 - 42 - 5è di massima purezza, rendendolo adatto a tutti i tipi di processi di polimerizzazione. Sia che tu stia usando polimerizzazione radicale libera per produrre polimerizzazione in polistirolo o anionico generale per creare copolimeri a blocchi, il nostro monomero di stirene può soddisfare le tue esigenze.
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Riferimenti
- Odian, G. (2004). Principi di polimerizzazione. John Wiley & Sons.
- Stevens, MP (1999). Chimica polimerica: un'introduzione. Oxford University Press.
- Iupac Compendium of Chemical Terminology (The "Gold Book"). (2014). Iupac.