그라프트 폴리머

Graft polymer
IUPAC 정의

그라프트 고분자:1종 이상의 블록이 연결된 고분자
주 체인(side-chain)에 대한 사이드 스트랩(side-chain)으로, 이러한 사이드 스트랩(side-chain)에는
메인 체인의 특징과 다른 특징.


빗살 고분자:여러 개의 주쇄를 가진 고분자
각각 선형 사이드 체인이 발산되는 삼관능 분기점.

메모들

(가) 주체인 분기점과 단자점 사이에 서브체인이 있는 경우
메인 체인의 서브 체인은 구성 및 정도에 관해 동일하다
중합과 측쇄는 구성에 관해 동일하다
그리고 중합 정도는 고분자를 '정규분자'
comb macromoleculer'.' 2. 분기점 중 적어도 일부가 3보다 큰 기능을 가진 경우,
고분자는 "브러쉬 고분자"라고 불릴 수 있다.


폴리머 화학에서 그라프트 폴리머는 하나의 복합체의 선형 골격과 다른 복합체의 랜덤하게 분포된 분지를 가진 세그먼트화된 공중합체이다."기프트 폴리머"라는 라벨이 붙은 사진은 B종의 접붙인 사슬이 A종의 폴리머에 어떻게 공유 결합되어 있는지를 보여준다.사이드 체인은 구조적으로 주쇄와 구별되지만, 개별 이식 체인은 호모폴리머 또는 공중합체일 수 있다.그라프트 폴리머는 수십 년 동안 합성되어 왔으며, 안정적인 혼합 또는 합금의 제조를 위한 내충격성 재료, 열가소성 엘라스토머, 호환제 또는 유화제로 특히 사용됩니다.그라프트 폴리머의 잘 알려진 예 중 하나는 폴리스티렌 골격과 폴리부타디엔 그라프트 체인으로 구성된 고충격 폴리스티렌이다.

그라프트 공중합체는 하나 이상의 사이드 체인(B)에 공유 결합되어 있는 주 폴리머 체인 또는 백본(A)으로 구성됩니다.

일반 속성

그라프트 공중합체는 측쇄의 성분이 주쇄의 성분과 구조적으로 다른 분기형 공중합체이다.더 많은 양의 사이드 체인을 포함하는 그라프트 공중합체는 제한적이고 촘촘한 [1]구조로 인해 웜과 같은 형태, 콤팩트한 분자 치수 및 주목할 만한 체인 엔드 효과를 가질 수 있다.그래프트 공중합체의 준비는 수십 년 동안 지속되어 왔다.그라프트 공중합체의 일반적인 물리적 특성을 생성하기 위해 모든 합성 방법을 사용할 수 있다.이들은 충격에 강한 재료에 사용될 수 있으며, 안정적인 혼합 또는 [2]합금 제조를 위한 열가소성 플라스틱 엘라스토머, 호환제 또는 유화제로 종종 사용됩니다.일반적으로, 공중합체 합성을 위한 이식법은 호모폴리머에 [3]비해 내열성이 높은 물질을 만든다.그래프트 [4]폴리머를 구성하는 데 사용되는 합성, 접목, 접목, 접목의 세 가지 방법이 있습니다.

합성법

그래프트 공중합체를 합성하는 방법에는 여러 가지가 있다.일반적으로 원자 전달 래디컬 중합(ATRP), 고리 개방 메타세시스 중합(ROMP), 음이온성 중합 및 양이온성 중합, 활성 래디칼 생체 중합과 같이 일반적으로 사용되는 익숙한 중합 기술을 사용합니다.그 밖에 방사선에 의한 중합,[5] 고리개방성 올레핀 메타제스 [6]중합, 중축합 반응 [7]및 인피터에 의한 [8]중합이 있다.

합성의 세 가지 일반적인 방법: (왼쪽 위), (오른쪽 가운데), (왼쪽 아래), 그리고 그들의 일반적인 반응 방식이 특징입니다.

접붙이기

방법에 대한 접목은 [9]사슬을 따라 무작위로 분포된 관능기 A와 함께 백본 사슬을 사용하는 것을 포함한다.이식편 공중합체의 형성은 기능성 골격과 반응성 가지들의 말단 그룹 사이의 결합 반응에서 비롯된다.이러한 결합 반응은 골격을 [10]화학적으로 수정함으로써 가능합니다.이들 공중합체를 합성하기 위해 사용되는 일반적인 반응기구는 자유방사성 중합, 음이온성 중합, 원자전달 라디칼 중합 및 살아있는 중합 기술을 포함한다.

접목법으로 제조된 공중합체는 음이온 중합 기술을 이용하는 경우가 많다.골격 폴리머의 친전자군과 음이온성 살아있는 폴리머의 전파부위의 결합반응을 이용하는 방법이다.이 방법은 반응성 그룹을 가진 백본 폴리머가 생성되지 않았다면 불가능했을 것입니다.클릭 케미스트리의 등장으로 이 방법은 더욱 인기를 끌고 있다.원자 이동 니트로옥시드 래디칼 커플링 화학이라고 하는 높은 수율 화학반응은 중합용 그라프트 대 그라프트법이다.

접붙이기 때문에

본 발명은 기능성을 개시할 수 있는 활성 부위를 도입하기 위해 고분자 골격을 화학적으로 변경한다.개시 부위는 공중합에 의해 통합될 수 있고, 중합 후 반응에 통합될 수도 있고,[10] 이미 중합체의 일부가 될 수도 있습니다.골격을 따라 있는 활성부위의 수가 하나의 분지의 형성에 관여하면 고분자에 접목된 사슬의 수는 활성부위의 수에 의해 제어될 수 있다.접붙임 사슬의 수를 조절할 수 있지만, 각 접붙임 사슬의 길이에는 운동 및 입체 장애 효과에 [9]의한 차이가 있을 수 있다.

폴리에틸렌, 폴리염화비닐, 폴리이소부틸렌 등으로부터 반응으로부터의 접목이 행해지고 있다.음이온성 접목, 양이온성 접목, 원자 전달 래디칼 중합, 자유 방사 중합과 같은 다른 기술들이 공중합체로부터의 접목 합성에 사용되어 왔다.

그라프트 유래법에 채용된 그라프트 공중합체는 ATRP 반응 및 음이온성 및 양이온성 그라프트 기술로 합성되는 경우가 많다.

접붙이기

매크로모노머 방법으로도 알려진 그라프트 스루는 잘 정의된 옆사슬을 [10]가진 그라프트 폴리머를 합성하는 가장 간단한 방법 중 하나입니다.일반적으로 분자량이 낮은 모노머는 아크릴레이트 기능성 매크로모노머와 유리기와 공중합된다.모노머 대 매크로모노머 몰 농도의 비율과 이들의 공중합 거동에 따라 접목되는 사슬의 수가 결정됩니다.반응이 진행됨에 따라 모노머와 매크로모노머의 농도가 변화하여 가지 수가 다른 그라프트 공중합체가 랜덤하게 배치되어 형성된다.이 방법은 고분자상 말단 관능기와 [11]모노머의 반응비율에 따라 균질 또는 균질하게 가지를 첨가할 수 있다.이식편 분포의 차이는 이식된 공중합체의 물리적 특성에 유의미한 영향을 미친다.폴리에틸렌, 폴리실록산 및 폴리(에틸렌옥사이드)는 모두 폴리스티렌 또는 폴리(메틸 아크릴레이트) 백본에 통합된 매크로모노머이다.

매크로모노머(Grapting through) 방법은 알려진 중합 기술을 사용하여 사용할 수 있습니다.살아있는 중합은 분자량, 분자량 분포 및 체인 엔드 기능화에 대한 특별한 제어를 제공합니다.

적용들

그래프트 공중합체는 약물 전달 매체, 계면 활성제, 물 여과, 레올로지 수식제 [12]등과 같은 응용 분야의 증가로 인해 널리 연구되었습니다.이는 교류, 주기, 통계 및 블록 공중합체와 같은 다른 공중합체에 대한 고유한 구조입니다.

그라프트 공중합체의 일반적인 용도는 다음과 같습니다.

HIPS(High Impact Polystyrene)는 폴리스티렌 백본과 폴리스티엔 체인이 각 방향으로 분기하는 폴리스티렌 백본으로 구성됩니다.

고충격 폴리스티렌

범용 폴리스티렌(GPPS)과 고임팩트 폴리스티렌 블랙 부분(HIPS)으로 만든 CD 케이스

고충격 폴리스티렌(HIPS)은 찰스 F.에 의해 발견되었다.1961년 [19]프라이링.HIPS는 저비용 플라스틱 소재로 제작이 용이하며 내충격성, 가공성 및 저비용이 필요한 경우 저강도 구조 애플리케이션에 자주 사용됩니다.주요 용도로는 가공된 프로토타입, 저강도 구조 부품, 하우징 및 [20]커버가 있습니다.그라프트 폴리머를 제조하기 위해 폴리부타디엔(고무) 또는 이와 유사한 엘라스토머 폴리머를 스티렌에 용해하여 중합한다.이 반응은 스티렌에서 폴리스티렌으로의 중합과 스티렌 고무의 [19]그라프트 중합이라는 두 가지 중합을 동시에 가능하게 합니다.또한 상용화 시 추가 폴리머와의 그라프트 공중합으로 제조할 수 있어 제품 고유의 특성을 얻을 수 있다.HIPS의 장점은 다음과 같습니다.[20]

  • FDA 준거
  • 뛰어난 내충격성
  • 뛰어난 기계 가공성
  • 뛰어난 치수 안정성
  • 도장 및 접착이 용이함
  • 저비용
  • 뛰어난 심미성

접목으로 인한 새로운 특성

폴리머 백본에 폴리머를 접목함으로써 최종 이식된 공중합체는 부모 폴리머로부터 새로운 특성을 얻는다.구체적으로는 셀룰로오스 그래프트 공중합체는 [21]셀룰로오스 상에 접목된 폴리머의 구조에 따라 다양한 용도를 가진다.셀룰로오스가 서로 다른 단량체로부터 얻는 새로운 특성에는 다음이 포함됩니다.

이러한 특성은 다음을 포함하는 비채택 셀룰로오스 중합체에 새로운 응용을 제공합니다.

  • 의료용 체액 흡수제[26]
  • 원단의[27] 흡습력 향상
  • 선택막[28]
  • 비기프트 셀룰로오스보다 핵생성이 강하고 온도변동[23] 흡착에 의한 중금속 이온이나 수용액 염료 등의 유해 오염물질의 흡착
  • 센서 및 광학[29] 재료
  • 다양한 카르보닐[30] 화합물 환원제

레퍼런스

  1. ^ Feng, Chun; Li, Yongjun; Yang, Dong; Hu, Jianhua; Zhang, Xiaohuan; Huang, Xiaoyu (2011). "Well-defined graft copolymers: from controlled synthesis to multipurpose applications". Chemical Society Reviews. 40 (3): 1282–95. doi:10.1039/b921358a. PMID 21107479.
  2. ^ Matyjaszewski, Krzysztof. "Graft Copolymers". Retrieved 14 March 2014.
  3. ^ Pearce, Eli M. (May 1987). "New commercial polymers 2, by Hans-George Elias and Friedrich Vohwinkel, Gordon and Breach, New York, 1986, 508 pp. Price: $90.00". Journal of Polymer Science Part C: Polymer Letters. 25 (5): 233–234. doi:10.1002/pol.1987.140250509.
  4. ^ al.], Volker Abetz ... [et (2005). Encyclopedia of polymer science and technology (Wird aktualisiert. ed.). [Hoboken, N.J.]: Wiley-Interscience. ISBN 9780471440260.
  5. ^ Hegazy, El-Sayed A.; Dessouki, Ahmed M.; El-Sawy, Naeem M.; Abd El-Ghaffar, Mahmoud A. (February 1993). "Radiation-induced graft polymerization of acrylic acid onto fluorinated polymers. II. Graft copolymer–metal complexes obtained by radiation grafting onto poly(tetrafluoroethylene-ethylene) copolymer". Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry. 31 (2): 527–533. Bibcode:1993JPoSA..31..527H. doi:10.1002/pola.1993.080310225.
  6. ^ Grutke, Stefan; Hurley, James H.; Risse, Wilhelm (August 1994). "Poly(phenylene oxide) macromonomers for graft copolymer synthesis via ring-opening olefin metathesis polymerization". Macromolecular Chemistry and Physics. 195 (8): 2875–2885. doi:10.1002/macp.1994.021950817.
  7. ^ Eisenbach, Claus D.; Heinemann, T. (July 1995). "Synthesis and Characterization of Graft Copolymers with Molecularly Uniform Urethane-Based Side Chains with Special Structural Elements". Macromolecules. 28 (14): 4815–4821. Bibcode:1995MaMol..28.4815E. doi:10.1021/ma00118a006.
  8. ^ Yamashita, K.; Ito, K.; Tsuboi, H.; Takahama, S.; Tsuda, K.; Otsu, T. (5 November 1990). "Graft copolymerization by iniferter method; structural analyses of graft copolymer by glass transition temperature". Journal of Applied Polymer Science. 40 (910): 1445–1452. doi:10.1002/app.1990.070400903.
  9. ^ a b 하지크리스티디스, 노스, 에스피스파스, H. 이아트루, D. J. 로세"기프트 공중합체" 그래프트 공중합체요John Wiley and Sons Inc, 2002년 7월 15일Web. 2014년 2월 14일
  10. ^ a b c Matyjaszewski, Krzysztof. "Graft Copolymers". Carnegie Mellon. Retrieved 14 February 2014.
  11. ^ Ito, Koichi; Hiroyuki Tsuchida; Akio Hayashi; Toshiaki Kitano (1985). "Reactivity of Poly(ethylene oxide) Macromonomers in Radical Copolymerization". Polymer Journal. 17 (7): 827–839. doi:10.1295/polymj.17.827.
  12. ^ Gupta, Srishti; Singh, Pummy; Moghadas, Babak; Grim, Bradley J.; Kodibagkar, Vikram D.; Green, Matthew D. (2020-05-08). "Synthesis of PEG and Quaternary Ammonium Grafted Silicone Copolymers as Nanoemulsifiers". ACS Applied Polymer Materials. 2 (5): 1856–1864. doi:10.1021/acsapm.0c00103.
  13. ^ Nagase, Yu; Naruse, Akira; Matsui, Kiyohide (January 1990). "Chemical modification of polysulphone: 2. Gas and liquid permeability of polysulphone/polydimethylsiloxane graft copolymer membranes". Polymer. 31 (1): 121–125. doi:10.1016/0032-3861(90)90361-2.
  14. ^ Dualeh, Abdulkadir J.; Steiner, Carol A. (January 1991). "Bulk and microscopic properties of surfactant-bridged hydrogels made from an amphiphilic graft copolymer". Macromolecules. 24 (1): 112–116. Bibcode:1991MaMol..24..112D. doi:10.1021/ma00001a018.
  15. ^ MURAMATSU, Nobuhiro; YOSHIDA, Yasushi; KONDO, Tamotsu (1990). "Possible application of polyamine graft copolymer to targeting drug delivery". Chemical & Pharmaceutical Bulletin. 38 (11): 3175–3176. doi:10.1248/cpb.38.3175.
  16. ^ Eisenbach, Claus D.; Heinemann, Torsten (August 1995). "Thermoplastic graft copolymer elastomers with chain-folding or bifurcated side chains". Macromolecular Chemistry and Physics. 196 (8): 2669–2686. doi:10.1002/macp.1995.021960818.
  17. ^ Se¸k, Danuta; Kaczmarczyk, Bożena (June 1997). "Investigations of graft copolymer compatibilizers for blends of polyethylene and liquid crystalline polyester: 1. FT i.r. study". Polymer. 38 (12): 2925–2931. doi:10.1016/S0032-3861(96)00813-0.
  18. ^ Gupta, Srishti; Singh, Pummy; Moghadas, Babak; Grim, Bradley J.; Kodibagkar, Vikram D.; Green, Matthew D. (2020-05-08). "Synthesis of PEG and Quaternary Ammonium Grafted Silicone Copolymers as Nanoemulsifiers". ACS Applied Polymer Materials. 2 (5): 1856–1864. doi:10.1021/acsapm.0c00103.
  19. ^ a b Fryling, Charles. "High Impact Polystyrene". Patent. Koppers Co Inc. Retrieved 14 February 2014.
  20. ^ a b Plastics International. "(HIPS) High Impact Polystyrene" (PDF). Retrieved 14 February 2014.
  21. ^ editors, Susheel Kalia, M.W. Sabaa (2013). Polysaccharide based graft copolymers (1., 2013 ed.). Heidelberg: Springer. ISBN 9783642365652. {{cite book}}: last=범용명(도움말)이 있습니다.
  22. ^ Waly, A.; Abdel-Mohdy, F. A.; Aly, A. S.; Hebeish, A. (27 June 1998). "Synthesis and characterization of cellulose ion exchanger. II. Pilot scale and utilization in dye-heavy metal removal". Journal of Applied Polymer Science. 68 (13): 2151–2157. doi:10.1002/(SICI)1097-4628(19980627)68:13<2151::AID-APP11>3.0.CO;2-2.
  23. ^ a b Xie, Jiangbing; Hsieh, You-Lo (25 July 2003). "Thermosensitive poly(n-isopropylacrylamide) hydrogels bonded on cellulose supports". Journal of Applied Polymer Science. 89 (4): 999–1006. doi:10.1002/app.12206.
  24. ^ Wang, Deqian; Tan, Junjun; Kang, Hongliang; Ma, Lin; Jin, Xin; Liu, Ruigang; Huang, Yong (February 2011). "Synthesis, self-assembly and drug release behaviors of pH-responsive copolymers ethyl cellulose-graft-PDEAEMA through ATRP". Carbohydrate Polymers. 84 (1): 195–202. doi:10.1016/j.carbpol.2010.11.023.
  25. ^ Lee, Sang Beom; Koepsel, Richard R.; Morley, Scott W.; Matyjaszewski, Krzysztof; Sun, Yujie; Russell, Alan J. (May 2004). "Permanent, Nonleaching Antibacterial Surfaces. 1. Synthesis by Atom Transfer Radical Polymerization". Biomacromolecules. 5 (3): 877–882. doi:10.1021/bm034352k. PMID 15132676.
  26. ^ Toledano-Thompson, T.; Loría-Bastarrachea, M.I.; Aguilar-Vega, M.J. (October 2005). "Characterization of henequen cellulose microfibers treated with an epoxide and grafted with poly(acrylic acid)". Carbohydrate Polymers. 62 (1): 67–73. doi:10.1016/j.carbpol.2005.06.024.
  27. ^ Mondal, Md. Ibrahim H.; Uraki, Yasumitsu; Ubukata, Makoto; Itoyama, Koki (18 March 2008). "Graft polymerization of vinyl monomers onto cotton fibres pretreated with amines". Cellulose. 15 (4): 581–592. doi:10.1007/s10570-008-9210-z.
  28. ^ Nishioka, Noboru; Watase, Keiji; Arimura, Keiji; Kosai, Kouichi; Uno, Masakuni (December 1984). "Permeability through Cellulose Membranes Grafted with Vinyl Monomers in a Homogeneous System I. Diffusive Permeability through Acrylonitrile Grafted Cellulose Membranes". Polymer Journal. 16 (12): 867–875. doi:10.1295/polymj.16.867.
  29. ^ Tang, Xinde; Gao, Longcheng; Fan, Xinghe; Zhou, Qifeng (1 May 2007). "Controlled grafting of ethyl cellulose with azobenzene-containing polymethacrylates via atom transfer radical polymerization". Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry. 45 (9): 1653–1660. Bibcode:2007JPoSA..45.1653T. doi:10.1002/pola.21932.
  30. ^ Dhiman, Poonam K.; Kaur, Inderjeet; Mahajan, R. K. (5 April 2008). "Synthesis of a cellulose-grafted polymeric support and its application in the reductions of some carbonyl compounds". Journal of Applied Polymer Science. 108 (1): 99–111. doi:10.1002/app.27423.