• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Kemi
    LED-ing vägen:En ren och bekväm metod för att oxidera plastytor för industrin

    Fig. 1:Ytsyrning av ytan av sidokedjiga metylgrupper i polypropen under fotobestrålning med klordioxid. Upphovsman:Osaka University

    Polypropylen (PP) finns överallt, är en av de mest använda plasterna i människoliv. Ett mångsidigt material, dess naturligt inerta yta kan modifieras för specifika applikationer. Forskare vid Osaka University har nu utvecklat en bekväm ljusdriven process för att oxidera PP utan skadligt avfall.

    Som rapporterat i ChemComm , processen använder radikaler för att få plasten att reagera. Ytan på PP -borst med metylgrupper (–CH3), som utgör polymerens sidokedjor. De starka C -H -bindningarna i metylgrupper gör PP till ett oreaktivt material, som för många ändamål är exakt vad som behövs. Dock, dessa bindningar kan klyvas av den mycket reaktiva klordioxidradikalen, ClO2 •.

    "I applikationer som tryckning och medicinskt material, plast måste vara ytmodifierad, "förklarar studieförfattaren Tsuyoshi Inoue." Oxiderande C – H-bindningar är ett lärobokfall inom organisk kemi. Med polymerer, dock, risken är att allt som är tillräckligt starkt för att göra detta också kan bryta C -C -bindningarna i huvudkedjan, riva isär polymeren. Lyckligtvis, ClO2 • radikalen är selektiv för att reagera sidokedjan. "

    Den mycket reaktiva radikalen framställs enkelt genom att blanda natriumklorit och saltsyra. Det behöver då bara fotokemiskt aktiveras - för detta, Osaka -teamet valde en LED -lampa som ljuskälla. Den aktiverade ClO2 • delas nu upp i Cl •, som piskar av en H -atom från sidokedjan av PP; och O2, som marscherar in efteråt för att oxidera den exponerade –CH2 • gruppen.

    • Fig. 2:PP-filmer efter vattenlösliga bläckbehandlingar utan/med ClO2-fotooxygenering. Upphovsman:Osaka University

    • Fig. 3:Fläckfärgning efter behandling med rodamin som rött bläck efter platsselektiv fotooxygenering. Spotemission vid bestrålning med svart ljus. Upphovsman:Osaka University

    Som ett resultat, medan bulkpolymeren förblir intakt, ytan bär nu en mängd karboxylsyragrupper (–CO2H), med stora effekter på den kemiska reaktiviteten. Till exempel, den färglösa plasten kan nu färgas med katjoniska färgämnen, såsom Rhodamine B eller Brilliant Green, som reagerar med de anjoniska karboxylatjonerna. Den ursprungligen vattenavvisande ytan blir också mer hydrofil.

    "Reaktionen visade sig faktiskt vara dubbelt selektiv för våra ändamål, "säger huvudförfattaren Kei Ohkubo." Det klyvde inte bara C – H istället för C – C -bindningar, det oxiderade specifikt dem på sidokedjan, även om de är starkare än de i huvudkedjan. Detta beror på att oxidationssteget, som involverar O2, är mest gynnsamt när målet för oxidation är CH2 •. "

    Tidigare metoder för att oxidera olefiniska polymerer såsom PP och polyeten var antingen dåligt kontrollerade eller mycket förorenande. Den nya processen är alltså den första rena och bekväma lösningen på detta problem, och kan visa sig vara ett värdefullt industriellt verktyg vid anpassning av syntetisk plast.

    Artikeln, "Fotokemisk C-H-syresättning av sidokedjemetylgrupper i polypropen med klordioxid, "publicerades i ChemComm .


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com