stringtranslate.com

Инициирование (химия)

В химии инициирование — это химическая реакция , которая запускает одну или несколько вторичных реакций. Инициирование создает реактивный центр на молекуле , который вызывает цепную реакцию . [1] Реактивный центр, образующийся при инициировании , обычно представляет собой радикал , но также может быть катионом или анионом . [2] Как только реакция инициируется, вид проходит этап размножения, при котором реакционноспособные виды реагируют со стабильными молекулами, образуя стабильные и реактивные виды. Этот процесс может привести к образованию очень длинных цепочек молекул, называемых полимерами , которые являются строительными блоками для многих материалов. [3] После распространения реакция прекращается . Существуют различные типы инициирования , причем двумя основными способами являются термическое инициирование и фотоинициирование ( световое). [4] [5]

Термическое инициирование

Термическое инициирование предполагает инициирование реакции в присутствии тепла , обычно при очень высоких температурах. Нагревание реакции может привести к радикальному инициированию субстрата(ов). [6] В присутствии тепла мономер может самоинициироваться и вступать в реакцию с другими мономерами или парами мономеров. Этот процесс называется спонтанной полимеризацией и требует большого количества тепла (до 200°C). [4] Чтобы мономеры инициировались и полимеризовались с мономером одного и того же типа (так называемая гомополимеризация ), для инициирования мономеров необходимо ~180°C. [4] Сополимеризация , то есть когда различные виды мономеров инициируются и реагируют друг с другом, более стабильна и может происходить при более низких температурах, чем гомополимеризация . [4] Самоинициация между гомомономерами представляет собой сложный для наблюдения механизм , поскольку инициируемые виды не всегда представляют собой мономеры одного и того же типа. [4] Иногда примеси, обнаруженные в реакционной колбе с мономерами, инициируются и полимеризуются с мономерами вместо инициирования мономера. [4]

Простая реакция термического инициирования диметилпероксида

Фотоинициация (свет)

Фотоинициирование происходит , когда мономеры инициируются световым облучением . Светодиодный свет проходит через реакционную колбу, которая возбуждает мономеры, превращая их в химически активные соединения, в основном радикалы и ионы , которые затем могут полимеризоваться. [5] Существует две механистические классификации реакций фотоинициирования: фотоокислительно-восстановительный процесс или внутримолекулярный фотохимический процесс. [7] Этот тип инициирования может происходить при гораздо более низких температурах, в основном при комнатной температуре, а затем при термическом инициировании . [5] Это делает фотоинициирование гораздо более практичным, чем термическое инициирование . Фотоинициирование также вызывает меньше побочных реакций, чем термическое, и содержит меньше примесей . [5] Хотя термическое инициирование трудно поддерживать, фотоинициирование обеспечивает простой способ инициирования полимеризации мономеров. [5] Фотоинициирование даже используется в таких приложениях, как изготовление различных покрытий, клеев , чернил и микроэлектроники . [5]

Простая реакция инициирования дихлора на два хлоррадикала; инициируется светом.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Глава 3 Инициирование», Механизм и кинетика аддитивной полимеризации , Комплексная химическая кинетика, Elsevier, vol. 31, стр. 75–162, 1992, doi : 10.1016/s0069-8040(08)70220-6, ISBN. 9780444987952, получено 31 марта 2023 г.
  2. ^ «Цепная реакция | химия | Британника» . www.britanica.com . Проверено 31 марта 2023 г.
  3. ^ «Полимер | Описание, примеры, типы, материал, использование и факты | Британника» . www.britanica.com . Проверено 31 марта 2023 г.
  4. ^ abcdef Моад, Грэм; Рицзардо, Эцио; Соломон, Дэвид Х. (1989), «Другие инициирующие системы», Комплексная наука о полимерах и добавки , Elsevier, стр. 141–146, doi : 10.1016/b978-0-08-096701-1.00072-0, ISBN 9780080967011, получено 31 марта 2023 г.
  5. ^ abcdef Ягчи, Юсуф; Йокуш, Штеффен; Турро, Николас Дж. (16 июня 2010 г.). «Фотоинициированная полимеризация: достижения, проблемы и возможности». Макромолекулы . 43 (15): 6245–6260. дои : 10.1021/ma1007545. ISSN  0024-9297.
  6. ^ Гейсман, Питер; Хенсен, Гвидо; Мак, Манон (01 января 2021 г.). «Термическое инициирование окисления термопластичных полимеров (полиамидов, полиэфиров и СВМПЭ)». Деградация и стабильность полимеров . 183 : 109452. doi : 10.1016/j.polymdegradstab.2020.109452. ISSN  0141-3910. S2CID  230532425.
  7. ^ Чен, Мао; Чжун, Минцзян; Джонсон, Иеремия А. (14 сентября 2016 г.). «Управляемая светом радикальная полимеризация: механизмы, методы и приложения». Химические обзоры . 116 (17): 10167–10211. doi : 10.1021/acs.chemrev.5b00671. hdl : 1721.1/110420 . ISSN  0009-2665. ПМИД  26978484.

Источники

  1. Р.Г., Комптон.1992. Механизм и кинетика аддитивной полимеризации, 30, 75-162 .
  2. Британника, Редакторы энциклопедии. "цепная реакция". Британская энциклопедия, 2 мая. 2017, https://www.britanica.com/science/chain-reaction. По состоянию на 29 марта 2023 г.
  3. Британника, Редакторы энциклопедии. «полимер». Британская энциклопедия, 2 января 2023 г., https://www.britannica.com/science/polymer. По состоянию на 31 марта 2023 г.
  4. Грэм, Моад и Дэвид Х., Соломон. 1989. Комплексная наука о полимерах и добавки. 141-146.
  5. Ягчи Ю., Йокуш С., Турро Н.Дж. Фотоинициируемая полимеризация: достижения, проблемы и возможности. Макромолекулы 2010, 43, 6245–6260.
  6. Гейсман П., Хенсен Г., Манон М. Термическое инициирование окисления термопластичных полимеров (полиамидов, полиэфиров и сверхвысокомолекулярного полиэтилена). Деградация и стабильность полимеров 2021, 183.
  7. Чен М., Чжун М., Джонсон Дж. Радикальная полимеризация, контролируемая светом: механизмы, методы и приложения. Химические обзоры, 2016, 116(17), 10167–1021.
  8. Хойчик (20 сентября 2011 г.), английский: Механизм реакции Хофмана-Лёффлера-Фрейтага, получено 31 марта 2023 г.