一種清潔方便的工業(yè)氧化塑料表面的方法
聚丙烯(PP)無(wú)處不在，是人類(lèi)生活中使用最廣泛的塑料之一。這是一種多功能材料，其天然惰性表面可根據(jù)具體應(yīng)用進(jìn)行修改。大阪大學(xué)的研究人員現(xiàn)已開(kāi)發(fā)出一種方便的光驅(qū)動(dòng)方法，用于氧化PP而不會(huì)產(chǎn)生有害廢物。
據(jù)ChemComm報(bào)道，該過(guò)程使用自由基使塑料反應(yīng)。PP表面具有甲基(-CH3)，它們構(gòu)成聚合物的側(cè)鏈。甲基中強(qiáng)的C-H鍵使PP成為非反應(yīng)性物質(zhì)，出于許多目的，這正是所需要的。然而，這些鍵可以被高反應(yīng)性的二氧化氯基團(tuán)ClO2•裂解。
“在印刷和醫(yī)療材料等應(yīng)用中，塑料必須進(jìn)行表面改性，”研究合著者Tsuyoshi Inoue解釋道。“氧化C-H鍵是有機(jī)化學(xué)中的教科書(shū)案例。然而，對(duì)于聚合物來(lái)說(shuō)，風(fēng)險(xiǎn)是任何足夠強(qiáng)大的東西都可能破壞主鏈的C-C鍵，將聚合物分開(kāi)。幸運(yùn)的是， ClO2•自由基選擇性地與側(cè)鏈反應(yīng)。“
通過(guò)混合亞氯酸鈉和鹽酸可以容易地制備高反應(yīng)性基團(tuán)。然后需要進(jìn)行光化學(xué)激活 - 為此，大阪團(tuán)隊(duì)選擇了LED燈作為光源?；罨腃lO2•現(xiàn)在分裂成Cl•，從PP的側(cè)鏈上掀起H原子; 和O2，后來(lái)進(jìn)入以氧化暴露的-CH2•基團(tuán)。
結(jié)果，雖然本體聚合物保持完整，但表面現(xiàn)在具有多個(gè)羧酸基團(tuán)(-CO2H)，對(duì)化學(xué)反應(yīng)性具有主要影響。例如，現(xiàn)在可以用陽(yáng)離子染料染色無(wú)色塑料，例如羅丹明B或亮綠，其與陰離子羧酸根離子反應(yīng)。最初的防水表面也變得更親水。
主要作者Kei Ohkubo說(shuō)：“事實(shí)證明，這種反應(yīng)對(duì)我們的目的具有雙重選擇性。” “它不僅切割了C-H而不是C-C鍵，它特別氧化了側(cè)鏈上的那些，即使它們比主鏈上的那些更強(qiáng)。這是因?yàn)樯婕癘2的氧化步驟最多當(dāng)氧化目標(biāo)是CH2時(shí)有利。“
用于氧化烯烴聚合物如PP和聚乙烯的先前方法要么控制不良，要么污染嚴(yán)重。因此，新工藝是該問(wèn)題的第一個(gè)清潔和方便的解決方案，并且可以證明是合成塑料定制中的有價(jià)值的工業(yè)工具。
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