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推进高分子进化——功能单体的力量

译自Chem-Station网站日本版 原文链接:ポリマーを進化させる!機能性モノマーの力

翻译:炸鸡

抱歉让大家久等了!不知不觉已经到了偶氮类聚合引发剂和其相关技术的第四期!

上一期我们已经详细学习了偶氮类聚合引发剂在自由基聚合反应中发挥的作用和RAFT聚合反应的原理和引发剂的选择。

在设计高分子时要考虑选择的聚合反应的种类,适合的引发剂,控制聚合的方法等很多因素,其中对合成出来的高分子的物理性质产生最大影响的是单体。

本篇是高分子系列的最后一期,将为读者介绍功能单体。因为将功能单体融合进高分子中可以赋予高分子独特的功能,所以有多种带有各类型官能团(部分结构)的功能单体。

富士Film和光纯药公司提供各类功能单体。如果您想要本篇内容里未提及的功能单体,欢迎来函查询!

什么是功能单体?                                   

所谓功能单体是指具有特定功能结构的单体。

普通的单体只是构成高分子链,而功能单体们不仅仅构成高分子链,还赋予高分子特定的功能和特性。

功能单体们可以赋予高分子的功能有亲水性,疏水性,强度,持久性以及光学特性等多种性质。

人们可以通过向高分子里添加低分子添加物来改善高分子功能,但是直接添加会导致添加物随时间溶出或随时间挥发掉,导致高分子的功能下降。功能单体通过共价键(更稳定)被引入进高分子中来改善高分子功能,因为单体被牢牢地通过共价键被”锁在”了高分子内,小分子单体的迁移溶出﹑挥发等问题被大大减轻了。

赋予亲水性机能(FOM-03010)

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富士和光纯药独家研发生产的功能单体FOM-03010,同时具备高亲水性的甲基丙烯酰胺结构。不光具有高亲水性和生物兼容性,稳定性方面也很出色。

FOM-03010在水中的溶解度在50wt%以上,在甲醇,乙醇等溶剂中也易溶。

因为FOM-03010具有高亲水性,所以可以有以下的应用场景。

·赋予各类高分子产品以生物兼容性

例:医疗用器具﹑分析仪器用材料﹑生物工程用材料

·亲水性·防污涂层

例:分离膜、分析仪器、建材、吸水材料、纤维、日用品、清洁剂

·保水·保湿材料

例:化妆品·卫浴用品添加剂、土木材料、卫生用品

·各类硬化配方的亲疏水性调控

例:涂料、涂层、混炼成型体、印刷材料、凝胶、制剂材料

赋予高分子以丙烯酰基侧链(FOM-03014、03015、03016)

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聚合后通过消去氯化氢的反应,可以向高分子的侧链上引入丙烯酰基(参见下图)。  

丙烯酰基是一种具有双键的化学官能团。通过引入丙烯酰基,可以形成新的聚合位点,从而促进功能单体之间或聚合物之间进一步结合。此外,丙烯酰基还能使高分子实现UV固化。

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在使聚合物具有像丙烯酰基这样的反应点的方法中,可以通过异氰酸酯与羟基的反应,或环氧基与(甲基)丙烯酸的反应来实现。然而,这些方法存在残留杂质的缺点。相比之下,使用FOM-03014、FOM-03015、FOM-03016时,不仅不会残留杂质,而且由于单体分子量较小,丙烯酰基的引入量也会更高,这是FOM-03014、FOM-03015、FOM-03016的优势所在。

赋予吸收紫外线的功能(FOM-03017)                 

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通过改造高分子单体可以赋予高分子吸收紫外线的机能。

FOM-03017因为不吸收可见光(波长为400nm~800nm的电磁波),所以FOM-03017可以吸收UV-B同时又可以透过可见光(不需要额外染色)。

当FOM-03017作为单体被组合进高分子后,不会有溶出现象,这一点来说有比向高分子中添加UV吸收材料(低分子化合物)的做法要好。

赋予分散性机能(FOM-03018)   

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通过将单体改造成长链结构可以赋予高分子分散性的功能。

如果高分子具有分散性,就可以均匀分散在溶剂,添加剂或颜料中,高分子就可以更稳定。

通过将FOM-03018作为单体合成高分子,可以合成出具有分散性的高分子,就不用在让固体界面吸附上表面活性剂。

赋予聚合抗氧化剂的机能(TRIAM-100)

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TRIAM-100是一种反应性抗氧化剂,可作为塑料、合成树脂以及润滑剂等的添加剂使用。因为TRIAM-100的这一反应性,TRIAM-100可以作为一种不会挥发且不会被有机溶剂萃取的抗氧化剂使用。还可以将TRIAM-100作为起始原料,合成更高附加值的添加剂。

赋予粘接性功能(ASA)

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ASA是一种含有烯丙基的琥珀酸酐。通过将其引入进高分子主链,可以提升高分子与玻璃和金属的粘接性能等效果。

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