อะไรคือตัวริเริ่มสำหรับอะคริเลตโพลีเมอไรเซชัน?

อะคริเลตโพลีเมอร์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ เนื่องจากมีคุณสมบัติที่ดีเยี่ยม เช่น ความโปร่งใส การยึดเกาะ และความทนทานต่อสารเคมี ในฐานะซัพพลายเออร์อะคริเลต ฉันได้เห็นความต้องการผลิตภัณฑ์อะคริเลตที่เพิ่มขึ้น และความสำคัญของการทำความเข้าใจตัวริเริ่มสำหรับอะคริเลตโพลีเมอไรเซชัน ในบล็อกโพสต์นี้ ฉันจะพูดถึงตัวเริ่มต้นประเภทต่างๆ ที่ใช้ในอะคริเลตโพลีเมอไรเซชัน กลไกการออกฤทธิ์ และการใช้งาน

ผู้ริเริ่มอนุมูลอิสระ

ตัวเริ่มต้นปฏิกิริยาอนุมูลอิสระเป็นตัวเริ่มต้นที่ใช้กันมากที่สุดสำหรับอะคริเลตโพลีเมอไรเซชัน พวกมันสร้างอนุมูลอิสระซึ่งเป็นสายพันธุ์ที่มีปฏิกิริยาสูงซึ่งสามารถเริ่มกระบวนการโพลิเมอไรเซชันได้ ตัวเริ่มต้นปฏิกิริยาอนุมูลอิสระมีหลายประเภท รวมถึงตัวเริ่มต้นความร้อน ตัวริเริ่มด้วยแสง และตัวริเริ่มรีดอกซ์

ตัวเริ่มต้นความร้อน

ตัวเริ่มต้นความร้อนจะสลายตัวที่อุณหภูมิสูงเพื่อสร้างอนุมูลอิสระ ตัวเริ่มต้นความร้อนที่พบบ่อยที่สุดสำหรับอะคริเลตโพลีเมอไรเซชันคือเปอร์ออกไซด์และสารประกอบเอโซ

• เปอร์ออกไซด์: เปอร์ออกไซด์ เช่น เบนโซอิลเปอร์ออกไซด์ (BPO) และไดคิวมิลเปอร์ออกไซด์ (DCP) ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นตัวเริ่มต้นความร้อน เมื่อถูกความร้อน เปอร์ออกไซด์จะแตกตัวออกเป็นอนุมูลอิสระสองตัว ซึ่งสามารถทำปฏิกิริยากับอะคริเลตโมโนเมอร์เพื่อเริ่มการเกิดปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชัน ตัวอย่างเช่น BPO สลายตัวเป็นอนุมูลเบนโซอิลออกซีสองตัว:
  [C_6H_5 - C(O) - O - O - C(O) - C_6H_5 \xrightarrow{\Delta} 2C_6H_5 - C(O) - O^{\cdot}]
  อนุมูลเหล่านี้สามารถทำปฏิกิริยากับอะคริเลตโมโนเมอร์ได้ เช่นและ 96 - 33 - 3เพื่อเริ่มต้นการเกิดพอลิเมอไรเซชัน

• สารประกอบเอโซ: สารประกอบ Azo เช่น อะโซบิซิโซบิวไทโรไนไตรล์ (AIBN) ก็เป็นตัวเริ่มต้นความร้อนที่ได้รับความนิยมเช่นกัน AIBN สลายตัวที่อุณหภูมิประมาณ 60 - 70°C เพื่อสร้างอนุมูลไอโซบิวไทโรไนไตรล์สองชนิด:
  [(CH_3)_2C(CN) - N = N - C(CN)(CH_3)_2 \xrightarrow{\Delta} 2(CH_3)_2C^{\cdot}(CN) + N_2]
  อนุมูลเหล่านี้สามารถเริ่มต้นการเกิดพอลิเมอไรเซชันของโมโนเมอร์อะคริเลตได้รวมไปถึงบิวทิลอะคริเลต 141 - 32 - 2-

ข้อดีของตัวเริ่มต้นความร้อนคือ ค่อนข้างง่ายต่อการจัดการ และสามารถใช้ในกระบวนการโพลีเมอไรเซชันจำนวนมาก สารละลาย หรือสารแขวนลอย อย่างไรก็ตาม อัตราการเกิดปฏิกิริยาขึ้นอยู่กับอุณหภูมิในระดับสูง และจำเป็นต้องมีการควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำเพื่อให้ได้ผลลัพธ์การเกิดปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันที่สม่ำเสมอ

ผู้ริเริ่มการถ่ายภาพ

ตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยแสงเป็นสารประกอบที่สร้างอนุมูลอิสระเมื่อสัมผัสกับแสง ซึ่งมักจะเป็นรังสีอัลตราไวโอเลต (UV) หรือแสงที่มองเห็นได้ มักใช้ในการเคลือบอะคริเลต กาว และหมึกพิมพ์ด้วยรังสียูวี

• ความแตกแยก - ประเภท Photoinitiators: ตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยแสงเหล่านี้จะดูดซับพลังงานแสงและผ่านกระบวนการแยกโฮโมไลติกเพื่อสร้างอนุมูลอิสระ ตัวอย่างเช่น 2 - ไฮดรอกซี - 2 - เมทิล - 1 - ฟีนิล - โพรแพน - 1 - หนึ่ง (Darocur 1173) เป็นตัวสร้างภาพชนิดแตกแยกที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย เมื่อสัมผัสกับแสง UV จะสลายตัวเป็นอนุมูลเบนโซอิลและอนุมูลไฮดรอกซีอัลคิล:
  [C_6H_5 - C(O) - C(CH_3)_2 - OH \xrightarrow{h\nu} C_6H_5 - C^{\cdot}(O) + (CH_3)_2C^{\cdot}(OH)]
  อนุมูลเหล่านี้สามารถเริ่มต้นการเกิดพอลิเมอไรเซชันของอะคริเลตโมโนเมอร์ได้ เช่นจาก 140 - 88 - 5-

• ไฮโดรเจน - ตัวริเริ่มการถ่ายภาพเชิงนามธรรม: ตัวริเริ่มด้วยแสงเหล่านี้จะโต้ตอบกับตัวริเริ่มร่วม (โดยปกติคือเอมีน) เมื่อมีการดูดกลืนแสง ตัวริเริ่มด้วยแสงจะดึงอะตอมของไฮโดรเจนออกจากตัวเริ่มต้นร่วม ทำให้เกิดอนุมูลอิสระบนตัวเริ่มต้นร่วม ซึ่งสามารถเริ่มต้นปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชันได้ เบนโซฟีโนนเป็นตัวริเริ่มการถ่ายภาพด้วยไฮโดรเจนและนามธรรมโดยทั่วไป

ข้อได้เปรียบหลักของเครื่องริเริ่มด้วยแสงคือความเร็วในการบ่มที่รวดเร็ว ซึ่งช่วยให้สามารถผลิตปริมาณงานได้สูง อีกทั้งยังมีความเป็นไปได้ในการควบคุมกระบวนการโพลิเมอไรเซชันเชิงพื้นที่และเชิงเวลา เนื่องจากปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นเฉพาะเมื่อวัสดุสัมผัสกับแสงเท่านั้น

ผู้ริเริ่มรีดอกซ์

ตัวเริ่มปฏิกิริยารีดอกซ์ประกอบด้วยตัวออกซิไดซ์และตัวรีดิวซ์ ปฏิกิริยาระหว่างตัวออกซิไดซ์และตัวรีดิวซ์ทำให้เกิดอนุมูลอิสระที่อุณหภูมิค่อนข้างต่ำ

• ระบบรีดอกซ์ทั่วไป: ระบบรีดอกซ์ทั่วไปสำหรับอะคริเลตโพลิเมอไรเซชันคือการรวมกันของโพแทสเซียมเปอร์ซัลเฟต (ตัวออกซิไดซ์) และโซเดียมไบซัลไฟต์ (ตัวรีดิวซ์) ปฏิกิริยาระหว่างพวกมันทำให้เกิดอนุมูลซัลเฟต:
  [S_2O_8^{2 - }+ HSO_3^{-}\ลูกศรขวา SO_4^{2 - }+ SO_4^{\cdot - }+ HSO_4^{-}]
  อนุมูลซัลเฟตเหล่านี้สามารถเริ่มต้นปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชันของโมโนเมอร์อะคริเลตได้

ตัวเริ่มปฏิกิริยารีดอกซ์มีประโยชน์สำหรับกระบวนการโพลีเมอไรเซชันที่อุณหภูมิต่ำ เช่น ในกระบวนการโพลีเมอไรเซชันแบบอิมัลชัน ซึ่งอุณหภูมิสูงอาจทำให้เกิดปัญหา เช่น การระเหยของโมโนเมอร์ หรือความไม่เสถียรของอิมัลชัน

ผู้ริเริ่มประจุบวก

ตัวริเริ่มประจุบวกใช้เพื่อเริ่มต้นปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชันของอะคริเลตโมโนเมอร์ผ่านกลไกประจุบวก พวกมันสร้างแคตไอออนซึ่งทำปฏิกิริยากับพันธะคู่ที่อุดมด้วยอิเล็กตรอนของโมโนเมอร์อะคริเลต

• ลูอิส แอซิดส์: กรดลิวอิส เช่น โบรอน ไตรฟลูออไรด์ อีเทอร์เรต ($BF_3\cdot OEt_2$) สามารถทำหน้าที่เป็นตัวริเริ่มประจุบวกได้ กรดลิวอิสประสานกับคาร์บอนิลออกซิเจนของอะคริเลตโมโนเมอร์ ทำให้เกิดประจุบวกบนพันธะคู่คาร์บอน - คาร์บอน ซึ่งจากนั้นสามารถทำปฏิกิริยากับโมโนเมอร์อีกตัวเพื่อเริ่มการเกิดพอลิเมอไรเซชัน

ปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันประจุบวกของอะคริเลตพบได้น้อยกว่าปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันแบบอนุมูลอิสระ เนื่องจากโมโนเมอร์อะคริเลตมีแนวโน้มที่จะเกิดปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันแบบอนุมูลอิสระมากกว่า อย่างไรก็ตาม ปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชันแบบประจุบวกสามารถให้ข้อดีบางประการได้ เช่น ความสามารถในการเกิดปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชันเมื่อมีออกซิเจน และศักยภาพในการเกิดปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชันที่มีชีวิต

ผู้ริเริ่มประจุลบ

ตัวริเริ่มประจุลบจะสร้างประจุลบที่สามารถทำปฏิกิริยากับโมโนเมอร์อะคริเลตเพื่อเริ่มต้นปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชัน

• สารประกอบออร์กาโนลิเธียม: สารประกอบ เช่น บิวทิลลิเธียม ($C_4H_9Li$) เป็นตัวริเริ่มประจุลบที่รุนแรง ไอออนบิวทิลของบิวทิลลิเธียมสามารถทำปฏิกิริยากับพันธะคู่คาร์บอน - คาร์บอนของโมโนเมอร์อะคริเลต โดยเริ่มต้นปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันประจุลบ

การเกิดพอลิเมอไรเซชันแบบประจุลบของอะคริเลตยังค่อนข้างหายากเมื่อเทียบกับการเกิดพอลิเมอไรเซชันแบบอนุมูลอิสระ ต้องมีสภาวะการทำปฏิกิริยาที่เข้มงวด เช่น การไม่มีความชื้นและสิ่งสกปรก เนื่องจากแอนไอออนมีปฏิกิริยาสูงและสามารถดับได้ง่ายด้วยน้ำหรือสารโปรติกอื่นๆ

การประยุกต์ของผู้ริเริ่มที่แตกต่างกัน

ทางเลือกของตัวเริ่มต้นขึ้นอยู่กับการใช้งานเฉพาะของอะคริเลตโพลีเมอร์

• สารเคลือบและกาว: สารเคลือบและกาวอะคริเลตที่รักษาด้วยรังสียูวีมักจะใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยแสง เนื่องจากมีความเร็วการแห้งตัวที่รวดเร็วและความสามารถในการแห้งตัวบนพื้นผิวที่ไวต่อความร้อน ตัวเริ่มต้นความร้อนใช้ในการเคลือบด้วยตัวทำละลายหรือแบบผง โดยที่การเคลือบสามารถให้ความร้อนเพื่อเริ่มปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชัน
• การใช้งานทางชีวการแพทย์: สำหรับการใช้งานทางชีวการแพทย์ เช่น โครงสร้างทางวิศวกรรมเนื้อเยื่อหรือระบบนำส่งยา แนะนำให้ใช้ตัวเริ่มปฏิกิริยาที่สามารถเกิดปฏิกิริยาโพลีเมอร์ที่อุณหภูมิต่ำและไม่เป็นพิษ ตัวเริ่มปฏิกิริยารีดอกซ์อาจเป็นทางเลือกที่ดีในบางกรณี
• พลาสติกและเรซิน: ในการผลิตพลาสติกและเรซินที่ทำจากอะคริเลต ตัวเริ่มต้นความร้อนแบบอนุมูลอิสระมักใช้ในกระบวนการโพลีเมอไรเซชันจำนวนมากหรือแบบแขวนลอยเพื่อให้ได้โพลีเมอร์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง

บทสรุป

ในฐานะซัพพลายเออร์อะคริเลต ฉันเข้าใจถึงความสำคัญของการเลือกตัวเริ่มต้นที่เหมาะสมสำหรับอะคริเลตโพลีเมอไรเซชัน ตัวเริ่มต้นที่แตกต่างกันมีข้อดีเฉพาะตัวและเหมาะสำหรับการใช้งานที่แตกต่างกัน ไม่ว่าคุณจะอยู่ในอุตสาหกรรมการเคลือบ กาว ชีวการแพทย์ หรือพลาสติก การเลือกตัวเริ่มต้นที่เหมาะสมอาจส่งผลกระทบอย่างมากต่อคุณภาพและประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์อะคริเลตของคุณ

หากคุณสนใจที่จะซื้อผลิตภัณฑ์อะคริเลตหรือมีคำถามเกี่ยวกับตัวริเริ่มสำหรับอะคริเลตโพลีเมอไรเซชัน โปรดติดต่อเราเพื่อขอข้อมูลเพิ่มเติมและเริ่มต้นการสนทนาเรื่องการจัดซื้อจัดจ้าง เรามุ่งมั่นที่จะนำเสนอผลิตภัณฑ์อะคริเลตคุณภาพสูงและการสนับสนุนทางเทคนิคอย่างมืออาชีพเพื่อตอบสนองความต้องการเฉพาะของคุณ

อ้างอิง

1. Odian, G. หลักการโพลีเมอไรเซชัน จอห์น ไวลีย์ แอนด์ ซันส์, 2004
2. Fouassier, JP Photoinitiation, Photopolymerization และ Photocuring: พื้นฐานและการประยุกต์ สำนักพิมพ์ฮันเซอร์, 1995
3. Matyjaszewski, K. , & Davis, คู่มือ TP ของ Radical Polymerization จอห์น ไวลีย์ แอนด์ ซันส์, 2002