Новости химической науки > Полимеризация в шаровой мельнице

Кажется, что попытка провести реакцию полимеризации за счет растирания мономеров, мотивируя это тем, что такое механическое воздействие вынудит сблизиться мономеры и инициирует реакцию образования макромолекулы, кажется химической фантастикой. Тем не менее, Тимоти Свагер (Timothy M. Swager) из Массачусетского технологического института и Йенс Равенсбак (Jens B. Ravnsbæk) из Университета Аарус (Дания) показали, что такой подход работает.

Исследователи получили образцы полифениленвинилена [poly(phenylene vinylene) (PPV)] — электропроводного полимера, использующегося для производства органических светоизлучающих диодов. Для получения полимеров им потребовалось обработать мономеры в растиравшей их в течение нескольких минут шаровой мельнице. По словам исследователей, такой тип полимеризации не требует растворителей и позволяет получать цепочки с большей длиной, чем это возможно в рамках некоторых способов эмульсионной или гранульной полимеризации.

Свагер отмечает, что химики часто применяют шаровые мельницы для размельчения веществ и их смешения, однако до настоящего времени пока еще малое число групп пытались использовать эти устройства для механохимической активации химических реакций. Он добавляет, что использование механохимии для получения полимеров вдвойне необычно, так как известно, что в шаровых мельницах молекулы полимера могут разрушаться.

Десять минут обработки в шаровой мельнице приводит к тому, что бесцветный мономер (слева) полимеризуется с образованием ярко-красного высокомолекулярного соединения – поли-2-метокси-5-2´-этилгексиоксифениленвинилидена (справа). (Рисунок из ACS Macro Lett. 2014, DOI: 10.1021/mz500098r)

Несмотря ни на что Свагер и Равенсбак решили провести получить полифениленвинилен за счет перетирания мономеров, частично это желание было продиктовано тем, что традиционные способы получения этого полимера с использованием растворителей сложно контролировать – при получении этого полимера по стандартным методикам в рамках лабораторного практикума студенты регулярно получают образцы полимера с различной средней молекулярной массой – от сотен до десятков тысяч дальтон.

Для проверки возможности реализации механохимического маршрута исследователи поместили мономер поли-2-метокси-5-2´-этилгексиоксифениленвинилидена, представляющий собой белый порошок в шаровую мельницу, добавив туда инициатор реакции полимеризации. К приятному удивлению уже через несколько минут работы мельницы наблюдалось образование ярко-красного продукта полимеризации. За 10 минут работы мельницы выход полимера составил 60%, а значение средней молекулярной массы образца – 35 килодальтон. Как было обнаружено, дальнейшая механическая обработка приводит к разрушению более длинных цепей.

Swager says the synthesis is a reliable, consistent way to make polymers of this length. His group is now developing ways to use ball mills to add functional groups to polymers and to create nanomaterials without using solvent.

Источник: ACS Macro Lett. 2014, DOI: 10.1021/mz500098r

метки статьи: #химия полимеров