Новая методика водной полимеризации позволяет получать полимерные наночастицы с одинарной цепью и одинаковой формой

14 2019

Исследовательская группа из константского университета CRC 1214 «Анизотропные частицы как строительные блоки: адаптация формы, взаимодействия и структуры» продемонстрировала новый процесс водной полимеризации для получения полимерных наночастиц с одной цепью и однородной формой.

Концепция получения однородного размера и формы частиц путем контролируемой полимеризации на молекулярном, а также на уровне частиц. (Фото предоставлено Стефаном Меккингом и Мануэлем Шнитте)

В отличие от более ранних методов, новый метод включает высокие концентрации частиц. CRC 1214 финансируется Немецким исследовательским фондом (DFG) с 2016 года.

Соответствующий документ под названием «Монодисперсные одноцепочечные нанокристаллы однородной формы путем живой водной каталитической полимеризации» запланирован для публикации в открытом доступе в Интернете в Nature Communications 13 июня th 2019.

Наночастицы являются основными элементами предлагаемых материалов на основе наночастиц с еще не достигнутыми механическими, оптическими и электронными свойствами. Для разработки наноматериалов необходимы наночастицы одинакового размера и формы. Хотя можно получать наночастицы неорганического металла или оксида металла, подходящие для сборки в различных формах, до сих пор было очень сложно производить полимерные наночастицы в форме, отличной от сфер.

В предыдущих подходах одноцепочечные частицы получали пост-полимеризационным коллапсом или собирали из растворов отдельно синтезированных цепей. Нам удалось продемонстрировать прямую полимеризацию в одноцепочечные монодисперсные нанокристаллы однородной формы для полиэтилена, который является крупнейшим и наиболее важным синтетическим полимерным материалом .

Стефан Меккинг, профессор химического материаловедения, химический факультет, Университет Констанца

Стефан Мекинг – вице-спикер CRC 1214.

Одна из основных проблем, связанных с этим способом, заключается в достижении роста живой цепи и частиц, который может продолжаться в течение многих часов и достигать чрезвычайно высоких молекулярных масс, предпочтительно с получением одноцепочечных нанокристаллов полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы. Чтобы понять это, ученые создали передовые катализаторы.

« Затем мы провели серию испытаний реактора под давлением, чтобы определить идеальные условия для поддержания каталитической активности в течение более длительных периодов времени и получить представление о процессе роста цепи и частиц », – описывает Меккинг. « В дополнение к новым катализаторам контроль коллоидного состояния реакционной смеси является еще одним ключевым элементом в получении желаемых водных дисперсий частиц ».

В отличие от большинства процессов постполимеризации, процесс водной полимеризации, объясненный Стефаном Меккингом и его коллегами, дает высокие плотности частиц, которые аналогичны коммерческим полимерным дисперсиям, используемым для красок, покрытий и других применений. С помощью просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) ученые смогли доказать, что полученные частицы состоят из одной цепи, имеют однородную форму и распределение по размерам и не накапливаются.

« Хотя наши сборки могут не полностью соответствовать сильно оптимизированным сборкам неорганических наночастиц, они кажутся очень многообещающими », – заключает Меккинг. « Со временем наше понимание создания анизотропных полимерных нанокристаллов с использованием водной каталитической полимеризации может позволить нам создавать полимерные материалы на основе сборки наночастиц ».

Source link