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聚合物合成

聚酰胺塑料聚合物的化学结构,原子表示为球体,用常规颜色注明:氢(白色),碳(灰色),氧(红色)。聚酰胺(nylon-6,6)塑料聚合物,化学结构-线性片段。

聚合物是一类由小重复化学单元组成的物质。聚合物中的合成砌块或重复单元称为单体。聚合或聚合物合成是一种化学反应,单体通过共价键结合在一起形成聚合物结构。聚合物链的长度用链中重复单元数量表示,称为聚合度(DP)。聚合物的分子量是重复单元分子量和DP的乘积。聚合物的固有基本特性主要取决于分子量、结构(直链或支链)和DP。

根据涉及化学反应的类型,聚合分为两类,分别称为缩合聚合和加成聚合。在缩合聚合或逐步增长聚合中,两种不同的双官能或三官能单体之间发生缩合反应,产生聚合物,由此反应中消除了小分子(通常是水)。在加成聚合或链增长聚合中,聚合物的增长是通过在聚合物链末端的活性位点添加单体,并在每次增长步骤完成后再生活性位点来实现的。需要引发剂产生具有反应中心的引发剂物质。反应中心可以是自由基、阳离子、阴离子或有机金属络合物。

聚合物的特性高度依赖于单体类型和合成的聚合方法。活性自由基聚合,也称为受控自由基聚合(CRP),可以更好地控制聚合物分子量、分子量分布、官能度和组成。而且还可以与多种乙烯基单体结合,构建具有不同性质的聚合物,满足不同用途。

目前CRP技术主要有三种:

  • 原子转移自由基聚合(ATRP)
  • 可逆加成/断裂链转移(RAFT)聚合
  • 一氧化氮介导的聚合(NMP)

ATRP非常适合表面改性应用,这类应用依赖于定制的亲水性,粘合特性或纳米粒子功能化。由RAFT和ATRP衍生的聚合物都可以在聚合后改性,在生物医学领域广泛用于药物传递和组织工程应用。生物医学领域应用的嵌段共聚物通常由RAFT或ATRP开发。由NMP开发的嵌段共聚物对于颜料分散、存储设备和复合材料制造至关重要。


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