LED-vej:En ren og bekvem metode til at oxidere plastoverflader til industrien

Polypropylen (PP) er overalt, er en af ​​de mest anvendte plastmaterialer i menneskeliv. Et alsidigt materiale, dens naturligt inaktive overflade kan modificeres til specifikke applikationer. Forskere ved Osaka University har nu udviklet en bekvem lysdrevet proces til oxidering af PP uden skadeligt affald.

Som rapporteret i ChemComm , processen bruger radikaler til at få plasten til at reagere. Overfladen af ​​PP -børster med methylgrupper (–CH3), som udgør sidekæderne af polymeren. De stærke C -H -bindinger i methylgrupper gør PP til et ureaktivt materiale, hvilket til mange formål er præcis det, der er nødvendigt. Imidlertid, disse bindinger kan spaltes af den meget reaktive chlordioxidradikal, ClO2 •.

"I applikationer som tryk og medicinske materialer, plast skal være overflademodificeret, "forklarer studieforfatter Tsuyoshi Inoue." Oxiderende C-H-bindinger er en lærebogstilfælde inden for organisk kemi. Med polymerer, imidlertid, risikoen er, at alt stærkt nok til at gøre dette også kan bryde C -C -bindingerne i hovedkæden, rive polymeren fra hinanden. Heldigvis ClO2 • radikalen er selektiv til at reagere sidekæden. "

Den meget reaktive radikal fremstilles let ved at blande natriumchlorit og saltsyre. Det skal så bare fotokemisk aktiveres - til dette, Osaka -teamet valgte en LED -lampe som lyskilde. Den aktiverede ClO2 • deler sig nu i Cl •, som pisker et H -atom af sidekæden af ​​PP; og O2, som marcherer ind bagefter for at oxidere den udsatte –CH2 • gruppe.

Som resultat, mens bulkpolymeren forbliver intakt, overfladen bærer nu et væld af carboxylsyregrupper (–CO2H), med store virkninger på den kemiske reaktivitet. For eksempel, den farveløse plast kan nu farves med kationiske farvestoffer, såsom Rhodamine B eller Brilliant Green, som reagerer med de anioniske carboxylationer. Den oprindeligt vandafvisende overflade bliver også mere hydrofil.

"Reaktionen viste sig faktisk at være dobbelt selektiv til vores formål, "siger hovedforfatter Kei Ohkubo." Ikke alene kløvede det C -H i stedet for C -C -bindinger, det oxiderede specifikt dem på sidekæden, selvom de er stærkere end dem i hovedkæden. Dette skyldes, at oxidationstrinnet, involverer O2, er mest gunstig, når målet for oxidation er CH2 •. "

Tidligere metoder til oxidation af olefiniske polymerer, såsom PP og polyethylen, var enten dårligt kontrollerede eller meget forurenende. Den nye proces er således den første rene og bekvemme løsning på dette problem, og kan vise sig at være et værdifuldt industrielt værktøj til tilpasning af syntetisk plast.

Artiklen, "Fotokemisk C-H iltning af sidekædede methylgrupper i polypropylen med chlordioxid, "blev offentliggjort i ChemComm .