Químicos do Instituto de Tecnologia de Nagoya (NITech) relatam um método sem metal para controlar a polimerização catiônica que fornece uma nova estrutura para polímeros industriais de qualidade superior aplicáveis ​​a semicondutores e biomateriais. A reação depende de uma fraca ligação de halogênio e da adição de uma pequena quantidade de sal de amônio para produzir longos, polímeros homogêneos. O estudo pode ser lido em Química - Um Jornal Europeu .

O polímero é sintetizado por polimerização catiônica, como um exemplo, por meio de um processo de reação que, junto com a molécula de vinil, requer a combinação de um catalisador e um iniciador denominado sistema de iniciação.

"Os catalisadores de haleto de metal são bem estudados na polimerização catiônica, mas eles criam impurezas responsáveis ​​pela coloração e degradação dos polímeros. Há uma grande demanda por sistemas de iniciação livres de metal, "diz o professor associado Koji Takagi, quem foi o primeiro autor do estudo.

O desafio na polimerização catiônica é produzir um polímero longo que seja homogêneo sem adicionar catalisadores à base de metal. O papel dos catalisadores é abstrair um ânion do iniciador, como um haleto, que reversivelmente interage com o catalisador e a extremidade de propagação do polímero. Por esta razão, ligação fraca é preferida, caso contrário, podem ocorrer efeitos colaterais que comprometem a homogeneidade e o tamanho dos polímeros produzidos. No novo estudo, Takagi e seus colegas mostram que o cloreto é o melhor haleto, uma vez que forma ligações de halogênio apropriadamente fracas com um catalisador 2-iodoimidazólio.

"O componente 2-iodoimidazólio é um requisito para o catalisador se quisermos polimerizar éter isobutilvinílico (IBVE), " ele disse, falando sobre o primeiro composto de vinil que os cientistas usaram para demonstrar a polimerização catiônica.

Os pesquisadores descobriram que se outros haletos fossem usados ​​na estrutura do iniciador, então, parte do catalisador se degradaria, em parte por causa da força da ligação de halogênio.

O ânion cloreto usado em seu iniciador pode mudar para frente e para trás entre o catalisador e a extremidade de propagação do IBVE de forma eficiente, gerando assim um polímero com grande peso molecular e estreita distribuição de peso molecular.

O estudo mostra ainda a temperatura ideal (-10 oC) e as concentrações do sistema de iniciação para a reação (10 mM cada). Essas condições minimizam os efeitos colaterais que podem comprometer o peso molecular e a distribuição do peso molecular.

Finalmente, a controlabilidade da polimerização catiônica pode ser aumentada com a adição de uma pequena concentração de sal de amônio.

"Adicionar sal de amônio nos permitiu modificar a taxa de polimerização e a distribuição do peso molecular, "disse Takagi.

Geral, ele comenta que o processo tem um grande número de características atrativas para a síntese de polímeros, e expandir a aplicação do polímero para usos elétricos e de biomateriais.