Anställda vid Institutionen för fysikalisk kemi vid Kazan Federal University har funnit att mekanismerna för polymerisation av arylcyanater i fast tillstånd och i smält tillstånd skiljer sig åt i antalet brutna multipelbindningar av monomeren i det skede som bestämmer hastigheten för bearbeta.

Fastfaspolymerisation används ofta för att skapa polymerer med kontrollerad struktur, molekylvikt, och andra parametrar. Inom industrin, ett antal polykarbonater, polyamider och polyestrar för olika ändamål erhålls med denna metod. Arylcyanater används för att skapa polymerkompositmaterial som används, särskilt, inom flygindustrin.

Som seniorforskaren Andrey Galukhin förklarade, för fastfaspolymerisation, det är nödvändigt för reaktionen att starta vid en temperatur under smältpunkten. Dock, för vissa monomerer är detta villkor inte uppfyllt, så denna typ av polymerisation är inte tillgänglig för dem. Dessa inkluderar arylcyanater, som har hög värme, kemikalie- och strålningsbeständighet. Det är tack vare dessa egenskaper som de har hittat tillämpning inom flygindustrin, där de används som delar av kompositmaterial. Den höga stabiliteten hos arylcyanater beror på närvaron av 1, 3, Aromatiska 5-triazinfragment som tvärbindningsställen för polymerkedjor.

Kazanforskare var de första att studera fastfaspolymerisationen av arylcyanat. De antog att polymerisationen i fast tillstånd av detta ämne skulle skilja sig mycket från samma process i smältan. Författarna syntetiserade en unik monomer med hög smältpunkt (403°C). Eftersom polymerisationstemperaturen för detta ämne är under dess smältpunkt, detta gjorde fastfasreaktionen möjlig. En detaljerad studie med differentiell skanningskalorimetri gjorde det möjligt att få viktig information om kinetiken för denna process. Det var möjligt att ta reda på att mekanismerna för polymerisation i fast fas och polymerisation i en monomersmälta skiljer sig åt i antalet brutna multipelbindningar av monomeren i det skede som bestämmer processens hastighet. Också, det visade sig att hastigheten för polymerisation i fast fas inte beror på graden av monomeromvandling, det är, kinetiken beskrivs av en nollordningens reaktion. Anledningen till detta beteende ligger i den topokemiska karaktären hos processen som äger rum i platta monomerkristaller.

"Arylcyanater spelar en mycket viktig roll inom flyg- och rymdindustrin, där de används som bindemedel i kompositmaterial för att skapa olika formstabila strukturer. Att utöka vår kunskap om förhållandet mellan reaktiviteten hos dessa monomerer och deras struktur kommer att öppna upp nya möjligheter för målinriktad design av material med önskade egenskaper, avslutade Galukhin.