Les chimistes de l'Institut de technologie de Nagoya (NITech) rapportent une méthode sans métal pour contrôler la polymérisation cationique qui fournit un nouveau cadre pour des polymères industriels de meilleure qualité applicables aux semi-conducteurs et aux biomatériaux. La réaction dépend d'une faible liaison halogène et de l'ajout d'une petite quantité de sel d'ammonium pour produire de longs, polymères homogènes. L'étude peut être lue dans Chimie - Une revue européenne .

Le polymère est synthétisé par polymérisation cationique, par exemple, par un processus de réaction qui, avec la molécule de vinyle, nécessite la combinaison d'un catalyseur et d'un initiateur appelé système d'amorçage.

"Les catalyseurs aux halogénures métalliques sont bien étudiés en polymérisation cationique, mais ils créent des impuretés responsables de la coloration et de la dégradation des polymères. Il existe une forte demande de systèmes d'amorçage sans métal, " déclare le professeur agrégé Koji Takagi, qui est le premier auteur de l'étude.

Le défi de la polymérisation cationique est de produire un polymère long et homogène sans ajout de catalyseurs à base de métal. Le rôle des catalyseurs est d'abstraire un anion de l'initiateur, comme un halogénure, qui interagit de manière réversible avec le catalyseur et l'extrémité de propagation du polymère. Pour cette raison, une liaison faible est préférée, sinon, des effets secondaires peuvent survenir et compromettre l'homogénéité et la taille des polymères produits. Dans la nouvelle étude, Takagi et ses collègues montrent que le chlorure fait le meilleur halogénure, car il forme des liaisons halogènes suffisamment faibles avec un catalyseur au 2-iodoimidazolium.

"Le composant 2-iodoimidazolium est une exigence pour le catalyseur si nous voulons polymériser l'éther isobutyl vinylique (IBVE), " il a dit, parlant du premier composé vinylique utilisé par les scientifiques pour démontrer la polymérisation cationique.

Les chercheurs ont découvert que si d'autres halogénures étaient utilisés dans la structure de l'initiateur, alors une partie du catalyseur se dégraderait, en partie à cause de la force de la liaison halogène.

L'anion chlorure utilisé dans son initiateur pourrait se déplacer efficacement entre le catalyseur et l'extrémité de propagation de l'IBVE, générant ainsi un polymère avec un poids moléculaire élevé et une distribution de poids moléculaire étroite.

L'étude montre en outre la température idéale (-10 oC) et les concentrations de système d'amorçage pour la réaction (10 mM chacune). Ces conditions ont minimisé les effets secondaires qui risquaient de compromettre le poids moléculaire et la distribution du poids moléculaire.

Finalement, la contrôlabilité de la polymérisation cationique pourrait être améliorée avec l'ajout d'une faible concentration de sel d'ammonium.

"L'ajout de sel d'ammonium nous a permis de modifier la vitesse de polymérisation et la distribution des poids moléculaires, " dit Takagi.

Globalement, il remarque que le procédé présente un grand nombre de caractéristiques intéressantes pour la synthèse de polymères, et étendre l'application du polymère à des usages électriques et biomatériaux.