Stiren je svestrani i široko korišteni monomer u industriji polimera, poznat po svojoj sposobnosti da formira različite polimere s različitim svojstvima. Kao vodeći dobavljač stirena dobro sam - upućen u različite vrste procesa polimerizacije stirena. Ovi su procesi ključni jer određuju karakteristike konačnih polimera utemeljenih na stirenu, koji se koriste u brojnim aplikacijama u rasponu od materijala za pakiranje do automobilskih dijelova.
1. Slobodno - radikalna polimerizacija
Slobodna - radikalna polimerizacija je najčešća metoda za polimerizaciju stirena. To uključuje tri glavna koraka: inicijacija, širenje i raskid.
Inicijacija
U koraku inicijacije, molekula inicijatora raspada kako bi formirala slobodne radikale. Uobičajeni inicijatori za polimerizaciju stirena uključuju organske perokside i azo spojeve. Na primjer, benzoil peroksid je često korišteni inicijator. Kada se zagrijava, benzoil peroksid raspada u dva benzoiloksi radikala. Ovi radikali tada reagiraju sa stirenskim monomerima, apstrahirajući atom vodika iz molekule stirena i stvarajući stiren radikal.
Širenje
Jednom kada se formira stiren radikal, reagira s drugim stirenskim monomerom. Neparni elektron na radikalnom napada dvostruku vezu stirena monomera, tvoreći novu ugljičnu vezu i stvarajući novi radikal na kraju rastućeg polimernog lanca. Ovaj se postupak ponavlja, s tim da polimerni lanac raste po jednu jedinicu monomera. Korak širenja je relativno brz, a reakcija se može brzo odvijati u odgovarajućim uvjetima.
Prekid
Raskid se događa kada dva radikala reagiraju jedni s drugima. Postoje dvije glavne vrste reakcija na raskid: kombinacija i nesrazmjernost. U kombiniranom završetku, dva rastuća polimerna radikala reagiraju da tvore jednu, veću molekulu polimera. U prekidu nesrazmjernosti, jedan radikal prenosi atom vodika na drugi radikal, što rezultira jednim zasićenim polimernim lancem i jednim nezasićenim polimernim lancem.
Slobodna - radikalna polimerizacija stirena može se provesti u skupnoj, otopini, ovjesu ili emulziji. Skupna polimerizacija uključuje polimerizaciju stirena u svom čistom obliku, bez upotrebe otapala. Ova metoda proizvodi polimere s velikom čistoćom, ali može biti teško kontrolirati zbog velike topline polimerizacije. Polimerizacija otopine uključuje otapanje stirena i inicijatora u odgovarajućem otapalu. Otapalo pomaže u rasipanju topline polimerizacije i može utjecati i na raspodjelu molekularne mase i molekulske mase polimera. Polimerizacija suspenzije uključuje suspendiranje kapljica stirena u vodi, uz pomoć sredstva za suspendiranje. Inicijator se otopi u kapljicama stirena, a polimerizacija se događa unutar svake kapljice. S druge strane, polimerizacija emulzije uključuje emulgiranje stirena u vodi pomoću površinski aktivne tvari. Inicijator je obično vodeni, a polimerizacija se javlja u micelama koje formira površinski aktivno tvar.
2. anionska polimerizacija
Anionska polimerizacija je životni postupak polimerizacije koji omogućava preciznu kontrolu polimerne strukture, molekularne mase i raspodjele molekularne mase. U anionskoj polimerizaciji stirena, kao inicijator koristi se jaka baza ili metalni alkilni spoj. Na primjer, butylitium je najčešće korišteni inicijator.
Inicijacija
Inicijator butillitija reagira sa stirenskim monomerom dodavanjem dvostruke veze stirena. To tvori kabinon na kraju rastućeg polimernog lanca. Karanija ima negativan naboj i vrlo je reaktivan.
Širenje
Karabrion na kraju polimernog lanca napada još jedan stiren monomer, dodajući ga lancu i stvara novog karanija na kraju lanca. Ovaj se postupak nastavlja, a polimerni lanac na kontrolirani način raste. Budući da ne postoji značajna reakcija ukidanja u anionskoj polimerizaciji (u nedostatku nečistoća), polimerni lanci i dalje rastu sve dok se svi monomeri ne konzumiraju ili ne dodaju sredstvo za završetak.
Prekid
Za završetak anionske polimerizacije dodaje se završni agens poput alkohola ili vode. Završni sredstvo reagira s kabinonom na kraju polimernog lanca, neutralizirajući naboj i zaustavljajući rast lanca.
Anionska polimerizacija stirena često se provodi u ne -polarnom otapalu poput benzena ili toluena. Ova je metoda posebno korisna za proizvodnju polimera s uskom raspodjelom molekularne mase, blokiranim kopolimerima i polimerima s dobro definiranim krajem. Na primjer, stiren - butadien - stiren (SBS) blokira kopolimeri, koji se široko koriste u proizvodnji elastomera, mogu se sintetizirati pomoću anionske polimerizacije.
3. Kationska polimerizacija
Kationska polimerizacija stirena rjeđa je od slobodnih i radikalnih i anionska polimerizacija, ali može se koristiti i za proizvodnju polimera na bazi stirena. Kod kationske polimerizacije kao inicijator koristi se Lewis kiselina ili protonska kiselina.
Inicijacija
Na primjer, boron trifluoridni eterate (BF₃ · OET₂) je najčešće korišteni inicijator Lewisove kiseline. Lewisova kiselina reagira s inicijatorom, poput vode ili alkohola, kako bi stvorila kationsku vrstu. Ova kationska vrsta tada reagira sa stirenskim monomerom, stvarajući karbokaciju na kraju rastućeg polimernog lanca.
Širenje
Karbokacija na kraju polimernog lanca napada drugi monomer stirena, dodajući ga lancu i stvara novu karbokaciju na kraju lanca. Korak širenja u kationskoj polimerizaciji je relativno brz, ali reakcija je često osjetljiva na nečistoće i reakcije završetka.
Prekid
Prekid u kationičkoj polimerizaciji može se dogoditi kroz nekoliko mehanizama, poput reakcije s nukleofilom ili prijenosom lanca u monomer ili otapalo. Prisutnost nečistoća, poput vode ili kisika, također može uzrokovati reakcije ukidanja.
Kationska polimerizacija stirena obično se provodi u ne -polarnom otapalu pri niskim temperaturama kako bi se smanjile bočne reakcije i završetak. Ova se metoda može koristiti za proizvodnju polimera s jedinstvenim svojstvima, ali postupak je teže kontrolirati u usporedbi sa slobodnim i anionskom polimerizacijom.
4. Koordinacijska polimerizacija
Koordinacijska polimerizacija stirena uključuje upotrebu katalizatora prijelaznih metala. Ziegler - Natta katalizatori i metalocenski katalizatori su dvije vrste katalizatora koji se obično koriste u polimerizaciji koordinacije.
Ziegler - Natta katalizatori
Ziegler - Natta katalizatori obično se sastoje od spoja prijelaznog metala, poput titanovog tetraklorida (ticl₄) i organometalnog spoja, poput trietilaluminuma (alet₃). Ovi se katalizatori mogu koristiti za polimerizaciju stirena za proizvodnju sindikaktičkog ili izotaktičkog polistirena, ovisno o sustavu katalizatora i reakcijskim uvjetima.
Metalocenski katalizatori
Metalocenski katalizatori noviji su klasa katalizatora koji nude precizniju kontrolu nad polimernom strukturom. Sastoje se od prijelaznog metala, obično cirkonija ili titana, koordiniranih na dva ciklopentadienil liganda. Metalocen - katalizirana polimerizacija stirena može proizvesti polimere s visokom stereoregularnošću i uskom raspodjelom molekularne mase.
Koordinacijska polimerizacija omogućava sintezu polimera utemeljenih na stirenu sa specifičnim mikrostrukturama, što može imati poboljšana mehanička i fizikalna svojstva u usporedbi s polimerima proizvedenim drugim metodama polimerizacije.
Kao dobavljač stirena, razumijemo važnost ovih različitih procesa polimerizacije u proizvodnji visokokvalitetnih polimera utemeljenih na stirenu. NašePloče monomer 100 - 42 - 5je od najveće čistoće, što je čini prikladnim za sve vrste procesa polimerizacije. Bez obzira koristite li slobodnu - radikalnu polimerizaciju za proizvodnju opće - svrhe polistirena ili anionske polimerizacije za stvaranje blok kopolimera, naš monomer stirena može zadovoljiti vaše potrebe.
Ako ste zainteresirani za kupnju stirena za vaše procese polimerizacije, pozivamo vas da nas kontaktirate na daljnje rasprave. Naš tim stručnjaka spreman je pružiti vam detaljne informacije o našim proizvodima i pomoći vam u odabiru najprikladnijeg monomera stirena za vaše specifične zahtjeve. Zalažemo se za pružanje visokokvalitetnih proizvoda i izvrsne usluge kupcima koji će vam pomoći da postignete najbolje rezultate u proizvodnji polimera.
Reference
- Odian, G. (2004). Principi polimerizacije. John Wiley & Sons.
- Stevens, MP (1999). Kemija polimera: uvod. Oxford University Press.
- IUPAC Compendium o kemijskoj terminologiji ("Zlatna knjiga"). (2014). IUPAC.