Как сообщает ChemComm, в процессе используются радикалы, чтобы заставить пластик реагировать. Поверхность щетинок из полипропилена покрыта метильными группами (-CH3), которые составляют боковые цепи полимера.
Прочные связи C-H в метильных группах делают полипропилен инертным материалом, что для многих целей является именно тем, что необходимо. Однако эти связи могут быть разорваны высокореакционным радикалом диоксида хлора ClO2 * .
«В таких приложениях, как печать и медицинские материалы, поверхность пластика должна быть модифицирована», – объясняет соавтор исследования Цуёси Иноуэ. «Окисляющие связи C-H – это учебник по органической химии. Однако в случае полимеров существует риск того, что что-то достаточно прочное для этого может также разорвать связи C-C в основной цепи, разорвав полимер на части. К счастью, радикал ClO2 * избирательно реагирует на боковую цепь."
Высокоактивный радикал легко образуется при смешивании хлорита натрия и соляной кислоты. Затем его просто нужно активировать фотохимически – для этого команда из Осаки выбрала светодиодную лампу в качестве источника света. Активированный ClO2 * теперь расщепляется на Cl *, который отталкивает атом H от боковой цепи PP; и O2, который затем поступает, чтобы окислить открытую группу -CH2 *.
В результате, в то время как объемный полимер остается неповрежденным, поверхность теперь несет множество групп карбоновых кислот (-CO2H), что существенно влияет на химическую реакционную способность. Например, бесцветный пластик теперь можно окрашивать катионными красителями, такими как родамин B или бриллиантовый зеленый, которые реагируют с анионными карбоксилат-ионами. Первоначально водоотталкивающая поверхность также становится более гидрофильной.
«Реакция на самом деле оказалась вдвойне избирательной для наших целей», – говорит ведущий автор Кей Окубо. «Он не только расщепил связи C-H вместо C-C, но и определенно окислял те, что в боковой цепи, даже если они сильнее, чем в основной цепи.
Это связано с тем, что стадия окисления с участием O2 наиболее благоприятна, когда целью окисления является CH2 * ."
Предыдущие методы окисления олефиновых полимеров, таких как полипропилен и полиэтилен, либо плохо контролировались, либо сильно загрязняли окружающую среду.
Таким образом, новый процесс является первым чистым и удобным решением этой проблемы и может оказаться ценным промышленным инструментом при изготовлении синтетических пластмасс.