Reações cruzadas radicais de alcoxiamina

Síntese e reações de polímeros

Polymer Journal volume 48, páginas 147–155 (2016)Cite este artigo

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As reações dinâmicas de troca covalente de cadeias laterais em escovas poliméricas em nanopartículas foram demonstradas com sucesso, e a dispersibilidade das nanopartículas após as reações de troca foi investigada em alguns solventes. Uma escova de polímero com cadeias laterais de alcoxiamina trocáveis ​​foi preparada por polimerização radicalar de transferência de átomos iniciada na superfície em nanopartículas de sílica. Polímeros fluorados e iônicos foram enxertados na escova de polímero através de reações de troca radical de porções alcoxiamina. A composição química das escovas poliméricas nas nanopartículas antes e depois das reações de troca foi investigada por espectroscopia de fotoelétrons de raios X (XPS). As medições XPS indicaram que as cadeias laterais das escovas poliméricas foram convertidas nos polímeros correspondentes. Além disso, as cadeias laterais enxertadas poderiam ser separadas da superfície das nanopartículas através de um processo adicional de troca radical, por tratamento com alcoxiaminas. Os resultados do XPS indicam que a estrutura da escova polimérica desenxertada é quase a mesma da original, demonstrando assim a reversibilidade das reações. Além disso, a dispersibilidade das nanopartículas em solução poderia ser alterada pelas reações reversíveis de enxerto.

Nanopartículas, nanotubos e nanofolhas tornaram-se recentemente objeto de pesquisas crescentes devido às suas aplicações em eletrônica, fotônica, reforço de materiais poliméricos e campos biomédicos.1, 2, 3, 4 Para essas aplicações, a dispersibilidade dos nanomateriais em meios específicos é importante. Nesse sentido, intensas pesquisas têm sido realizadas sobre a introdução de grupos funcionais na superfície de nanomateriais para modificar suas propriedades de dispersão. Uma abordagem prática é a modificação da superfície com escovas de polímero.5, 6 A estrutura de uma escova de polímero contém cadeias poliméricas diretamente ligadas a materiais orgânicos ou inorgânicos. Portanto, cadeias poliméricas modificadas podem cobrir a superfície dos nanomateriais e impedir sua agregação devido ao obstáculo estérico das cadeias poliméricas esticadas perpendicularmente. Além disso, escovas de polímero com alta densidade de enxerto7, 8, 9, 10, 11, 12 foram sintetizadas usando o método de enxerto com técnicas precisas de polimerização.13, 14, 15, 16 Até o momento, várias escovas de polímero foram preparadas no superfície de nanomateriais.17, 18, 19, 20, 21, 22 Além disso, escovas poliméricas com estruturas conversíveis23 foram desenvolvidas para permitir a modificação de suas propriedades.24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35 Por exemplo, a estrutura superficial e as propriedades dos polímeros iônicos podem ser alteradas alterando o pH da solução.24, 25, 26 Os nanomateriais com escovas de polímero iônico podem ser alternados entre um estado disperso e agregado em um estado aquoso solução. Outra estratégia é alterar a temperatura para controlar os nanomateriais, explorando a transição de fase do polímero; quando nanopartículas com escovas de poli(N-isopropilacrilamida) são aquecidas e resfriadas, elas apresentam alterações em sua dispersibilidade e estrutura.32, 33, 34, 35 No entanto, a maioria dos sistemas relatados anteriormente não pode alterar reversivelmente as estruturas e composições das escovas, limitando suas aplicações.

Recentemente, o uso de ligação reversível para desenho e síntese molecular tem sido estudado36 para fabricar materiais com novas características. Em particular, a química baseada em ligações covalentes reversíveis, conhecida como “química covalente dinâmica”, tem atraído muita atenção porque permite a criação de novas moléculas e materiais que não poderiam ser produzidos por métodos tradicionais.37, 38, 39 A maioria das ligações covalentes dinâmicas são estáveis ​​sob condições ambientais, enquanto começam a se equilibrar entre estados quando estímulos externos, como aquecimento, adições químicas ou irradiação luminosa, são aplicados. Portanto, os materiais que contêm ligações covalentes dinâmicas são estáveis, mas podem reagir ainda mais. Em particular, quando o conceito de química covalente dinâmica é aplicado a materiais poliméricos,40, 41 são projetados polímeros que possuem estruturas, composições e propriedades reorganizáveis.