Réactions croisées radicales de l'alcoxyamine

Synthèse et réactions des polymères

Polymer Journal volume 48, pages 147-155 (2016)Citer cet article

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Les réactions d'échange covalentes dynamiques des chaînes latérales dans les brosses polymères sur les nanoparticules ont été démontrées avec succès, et la dispersibilité des nanoparticules après les réactions d'échange a été étudiée dans certains solvants. Une brosse en polymère avec des chaînes latérales d'alcoxyamine échangeables a été préparée par polymérisation radicalaire par transfert d'atomes initiée en surface sur des nanoparticules de silice. Des polymères fluorés et ioniques ont été greffés à la brosse polymère via des réactions d'échange radicalaire de fragments alcoxyamine. La composition chimique des brosses polymères sur les nanoparticules avant et après les réactions d'échange a été étudiée par spectroscopie photoélectronique à rayons X (XPS). Les mesures XPS ont indiqué que les chaînes latérales des brosses polymères étaient converties en polymères correspondants. De plus, les chaînes latérales greffées pourraient être détachées de la surface des nanoparticules grâce à un autre processus d’échange radicalaire par traitement avec des alcoxyamines. Les résultats XPS indiquent que la structure de la brosse polymère dégreffée est presque la même que celle d'origine, démontrant ainsi la réversibilité des réactions. De plus, la dispersibilité des nanoparticules en solution pourrait être modifiée par les réactions de greffage réversibles.

Les nanoparticules, nanotubes et nanofeuillets font récemment l'objet de recherches croissantes en raison de leurs applications en électronique, photonique, renforcement de matériaux polymères et domaines biomédicaux.1, 2, 3, 4 Pour ces applications, la dispersibilité des nanomatériaux dans des milieux spécifiques est important. En conséquence, des recherches intenses sur l'introduction de groupes fonctionnels à la surface des nanomatériaux pour modifier leurs propriétés de dispersion ont été réalisées. Une approche pratique consiste à modifier la surface avec des brosses en polymère.5, 6 La structure d'une brosse en polymère contient des chaînes polymères directement attachées à des matériaux organiques ou inorganiques. Par conséquent, les chaînes polymères modifiées peuvent recouvrir la surface des nanomatériaux et empêcher leur agrégation en raison de l’encombrement stérique des chaînes polymères étirées perpendiculairement. De plus, des brosses en polymère avec une densité de greffage élevée7, 8, 9, 10, 11, 12 ont été synthétisées en utilisant la méthode de greffage avec des techniques de polymérisation précises.13, 14, 15, 16 À ce jour, diverses brosses en polymère ont été préparées sur le surface des nanomatériaux.17, 18, 19, 20, 21, 22 De plus, des brosses polymères à structures convertibles23 ont été développées pour permettre la modification de leurs propriétés.24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35 Par exemple, la structure de surface et les propriétés des polymères ioniques peuvent être modifiées en modifiant le pH de la solution.24, 25, 26 Les nanomatériaux dotés de brosses en polymères ioniques peuvent être commutés entre un état dispersé et un état agrégé dans un environnement aqueux. solution. Une autre stratégie consiste à modifier la température pour contrôler les nanomatériaux en exploitant la transition de phase du polymère ; lorsque les nanoparticules avec des brosses en poly(N-isopropylacrylamide) sont chauffées et refroidies, elles présentent des changements dans leur dispersibilité et leur structure.32, 33, 34, 35 Cependant, la plupart des systèmes rapportés précédemment ne peuvent pas modifier de manière réversible les structures et les compositions des brosses, limitant leurs applications.

Récemment, l’utilisation de liaisons réversibles pour la conception et la synthèse moléculaires a été étudiée36 pour fabriquer des matériaux dotés de nouvelles caractéristiques. En particulier, la chimie basée sur des liaisons covalentes réversibles, connue sous le nom de « chimie covalente dynamique », a attiré beaucoup d'attention car elle permet la création de nouvelles molécules et de nouveaux matériaux qui ne pourraient pas être produits par les méthodes traditionnelles.37, 38, 39 La plupart des liaisons covalentes dynamiques sont stables dans les conditions ambiantes, alors qu'ils commencent à s'équilibrer entre les états lorsque des stimuli externes, tels que le chauffage, les ajouts chimiques ou l'irradiation lumineuse, sont appliqués. Par conséquent, les matériaux contenant des liaisons covalentes dynamiques sont stables, mais ils peuvent réagir davantage. En particulier, lorsque le concept de chimie covalente dynamique est appliqué aux matériaux polymères40, 41, des polymères ayant des structures, des compositions et des propriétés réorganisables sont conçus.