موضوع مقاله: بسپارش رادیکال | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # بسپارش رادیکال | مقدمه: رادیکال‌های آزاد می‌توانند با مکانیسم‌های مختلفی تشکیل شوند که معمولاً شامل مولکول‌های آغازگر جداگانه‌ای هستند. | ## بخش 1: بسپارش رادیکال | در شروع تولید، رادیکال آزاد آغازگر، واحدهای مونومر (غیر رادیکال) را تولید می‌کند و در نتیجه زنجیره پلیمری را رشد می‌دهد. پلیمریزاسیون رادیکال آزاد یک مسیر سنتز کلیدی برای به دست آوردن طیف گسترده‌ای از پلیمرها و کامپوزیت‌های مواد مختلف است. فعل و انفعالات شیمیایی رادیکال آزاد ماهیت نسبتا غیر اختصاصی‌ای دارند، که آن را به یکی از متنوع ترین شکل های پلیمریزاسیون در دسترس تبدیل می‌کند و امکان واکنش‌های آسان در انتهای زنجیره‌های رادیکال آزاد پلیمری و سایر مواد شیمیایی را فراهم می‌کند. در سال 2001، 40 میلیارد پوند از 110 میلیارد پوند پلیمرهای تولید شده در ایالات متحده توسط پلیمریزاسیون رادیکال آزاد تولید شد. در حین مرحله «آغاز»، یک مرکز فعال ایجاد می‌شود که از آن یک زنجیره پلیمری تولید می‌شود. «آغاز» رادیکال روی پیوند دوگانه کربن-کربن مونومرهای وینیل و پیوند دوگانه کربن-اکسیژن در آلدئیدها و کتون ها بهترین عملکرد را دارند. در مرحله‌ی دوم، رادیکال‌ها از مولکول‌های آغازگر به واحدهای مونومر موجود منتقل می‌شوند. انواع آغاز و آغازگر تجزیه حرارتی آغازگر حرارت داده می‌شود تا زمانی که یک پیوند به صورت همولیتیک جدا شود و دو رادیکال تولید کند (شکل 1). یک سیستم آغازگر نوری قابل قبول باید شرایط زیر را برآورده کند: جذب بالا در محدوده 300-400 نانومتر. تولید کارآمد رادیکال‌هایی که قادر به حمله به پیوند دوگانه آلکن مونومرهای وینیل هستند. آغازگر نوری و هر محصول جانبی که با استفاده کردن از آن تولید می‌شود باید غیر سمی باشد. واکنش‌های اکسایش-کاهش کاهش هیدروژن پراکسید یا یک آلکیل هیدروژن پراکسید توسط آهن (شکل 3). | ## بخش 2: بسپارش رادیکال | کاهنده‌های دیگری مانند Cr 2+ ، V 2+ ، Ti 3+ ، Co 2+ و Cu + را می‌توان در بسیاری از موارد به جای یون آهن به کار برد. پلاسما یک مونومر گازی تحت شرایطی که پلاسما (مولکول‌های گاز یونیزه شده) ایجاد می‌شود، در یک تخلیه الکتریکی با فشار کم قرار می‌گیرد. در برخی موارد، سیستم گرم می‌شود و/یا در یک میدان فرکانس رادیویی قرار می‌گیرد تا به ایجاد پلاسما کمک کند. کارایی آغازگر به دلیل واکنش‌های جانبی، همه رادیکال‌هایی که از تفکیک مولکول‌های آغازگر تشکیل می‌شوند، مونومرها را برای تشکیل زنجیره‌های پلیمری اضافه نمی‌کنند. "ضریب کارایی: f" به عنوان کسری از آغازگر اصلی که به واکنش پلیمریزاسیون کمک می‌کند، تعریف می‌شود. نوترکیبی اولیه دو رادیکال قبل از شروع یک زنجیره با هم مجددا ترکیب می‌شوند (شکل 4). این در داخل قفس حلال رخ می‌دهد، به این معنی که هنوز هیچ حلالی بین رادیکال‌های جدید قرار نگرفته است. مرحله تکثیر در طی پلیمریزاسیون، یک پلیمر بیشتر وقت خود را صرف افزایش طول زنجیره یا تکثیر می‌کند. در یک مونومر اتن، یک جفت الکترون به طور ایمن در یک پیوند سیگما بین دو کربن نگه داشته می‌شود، دیگری به صورت آزادتر در یک پیوند پی نگه داشته می‌شود. رادیکال آزاد از یک الکترون پیوند پی برای تشکیل پیوندی پایدارتر با اتم کربن استفاده می کند. الکترون دیگر نیز به اتم کربن دوم باز می‌گردد و کل مولکول را به رادیکال دیگری تبدیل می‌کند. شکل 8 نشان می‌دهد که چگونه اوربیتال های یک مونومر اتیلن با یک آغازگر رادیکال برهمکنش می‌کنند. | ## بخش 3: بسپارش رادیکال | هنگامی که یک زنجیره آغاز شد، زنجیره منتشر می‌شود (شکل 9) تا زمانی که دیگر مونومر وجود نداشته باشد ( پلیمریزاسیون زنده ) یا تا زمانی که "خاتمه" رخ دهد. بسته به عوامل متعددی مانند واکنش رادیکال و زنجیره‌ای، حلال و دما ممکن است از چند تا هزاران مرحله انتشار وجود داشته باشد. مرحله خاتمه خاتمه زنجیره در پلیمریزاسیون رادیکال به دلیل واکنش پذیری زیاد رادیکال‌ها اجتناب ناپذیر است. "ترکیب": دو انتهای زنجیره به سادگی به هم متصل می‌شوند تا یک زنجیره بلند را تشکیل دهند (شکل 10). می‌توان با نظارت بر وزن مولکولی گونه‌های تکثیر کننده تعیین کرد که آیا این حالت خاتمه رخ می‌دهد یا خیر: «ترکیب» منجر به دو برابر شدن وزن مولکولی می‌شود. زنجیره در حال رشد با اکسیژن مولکولی واکنش داده و یک رادیکال اکسیژن تولید می‌کند که واکنش پذیری بسیار کمتری دارد (شکل 13). روش‌های پلیمریزاسیون رادیکال چهار روش صنعتی برای پلیمریزاسیون رادیکال وجود دارد: پلیمریزاسیون حجیم: مخلوط واکنش فقط حاوی آغازگر و مونومر، بدون حلال است. پلیمریزاسیون سوسپانسیون: مخلوط واکنش شامل یک فاز آبی، مونومر نامحلول در آب و آغازگر محلول در قطرات مونومر است (هم مونومر و هم آغازگر آبگریز هستند). پلیمریزاسیون امولسیونی: مشابه پلیمریزاسیون سوسپانسیونی است با این تفاوت که آغازگر در فاز آبی به جای قطرات مونومر محلول است (مونومر آبگریز است و آغازگر آب دوست است). کاربردها پلیمریزاسیون رادیکال‌های آزاد کاربردهایی از جمله ساخت پلی استایرن ، الاستومرهای کوپلیمر بلوک ترموپلاستیک ، استنت های قلبی عروقی، سورفکتانت های شیمیایی و روان کننده‌ها پیدا کرده‌اند. | ## جمع‌بندی | کوپلیمرهای بلوکی نیز برای طیف گسترده‌ای از کاربردها از جمله چسب، کفش و اسباب بازی‌ها استفاده می‌شوند.