Veda a výskum

Nové poznatky pre polymerizáciu akrylátových monomérov

Ing. Igor Lacík, DrSc.

Ústav polymérov SAV

Polyméry na báze akrylátových monomérov sú okolo nás v nespočetných aplikáciách: vo forme obalových materiálov, konštrukčných materiálov, náterových hmôt, aditív do stavebných materiálov, kozmetických prípravkov, nosičov liečiv, flokulantov pre čistenie vody, superabsorbentov a mnohých ďalších. Tieto aplikačné vlastnosti sú primárne dané mólovou hmotnosťou, chemickým zložením a architektúrou polymérneho reťazca. Akademické aj priemyselné pracoviská sa neustále snažia o modelovanie polymerizačného procesu pre získanie informácie o rýchlosti polymerizácie a charakteristikách vzniknutého polyméru vzhľadom na podmienky polymerizácie bez nutnosti optimalizovať procesy experimentami, čo je ekonomicky aj ekologicky nevýhodné.

Táto téma bola iniciovaná Ústavom polymérov SAV v rámci kontraktovej spolupráce s BASF SE v Nemecku a spolupráce s univerzitami v Kingstone (Kanada) a Göttingene (Nemecko) pred 20-timi rokmi. V priebehu týchto rokov sme získali individuálne rýchlostné konštanty pre mnohé typy akrylátových monomérov, ktoré viedli k pochopeniu mechanizmu polymerizácie ako aj k modelovaniu polymerizačných procesov. V téme polymerizácie hlavne vodorozpustných monomérov patríme medzi popredné skupiny vo svete.

Jedným z posledných príspevkov do tejto oblasti sú nové poznatky ohľadne polymerizácie kyseliny akrylovej. Kyselina akrylová je základným monomérom akrylátovej polymérnej chémie. V nedávnej minulosti sme publikovali niekoľko prác týkajúcich sa kinetiky, mechanizmu a modelovania jej polymerizácie vo vodných roztokoch. Doteraz však neboli k dispozícii dáta pre polymerizáciu kyseliny akrylovej v bloku (t.j. bez prítomnosti rozpúšťadla). Mojej doktorandke Eve Dušička sa podarilo tieto experimenty úspešne uskutočniť ako prvej vo svete. Spolu s Dr. Anatolyom Nikitinom z Ruskej akadémie vied, expertom na 3D simulácie polymerizačných procesov, sme vysvetlili podstatu mechanizmu polymerizácie kyseliny akrylovej v bloku a poukázali na rozdiely voči ostatným akrylátovým monomérom (napr. metylakrylát, butylakrylát), ktorých podstatou sú vodíkové interakcie v prípade kyseliny akrylovej. Tieto výsledky prispievajú k vysvetleniu doteraz neobjasnených otázok ako aj k formulovaniu nových otázok ohľadne mechanizmu radikálovej polymerizácie akrylátových monomérov.

https://pubs.rsc.org/eu/content/articlelanding/2019/py/c9py01188a#!divAbstract

Image1

Pochopenie kinetiky a mechanizmu radikálovej polymerizácie: od určenia individuálnych rýchlostných konštánt po modelovanie polymerizačného procesu a produktu polymerizácie