Iniciadores de radicales libres Vazo™

Una de las razones por las que los polímeros vinílicos son tan comunes es el alto grado de durabilidad y versatilidad que pueden ofrecer. Sin embargo, lograr estas características a menudo depende de la calidad del polímero, que está determinada por un proceso de fabricación cuidadoso que optimiza el peso molecular, la pureza y la morfología. En muchos casos, estas propiedades se pueden optimizar y controlar con bastante facilidad si se utilizan iniciadores de radicales a base de azonitrilo o iniciadores azo.

¿Qué son las iniciadoras azoicas?

Los iniciadores azoicos son compuestos orgánicos con un grupo de enlace central N2, como se muestra en el esquema de descomposición química que aparece a continuación. Estos compuestos se utilizan normalmente como iniciadores térmicos y son increíblemente útiles como fuente de radicales libres para la iniciación de la polimerización, ya que resulta termodinámicamente favorable para el compuesto de azonitrilo impulsar la liberación de moléculas de N2 como gas nitrógeno.

La formación de dos radicales a partir del compuesto azonitrilo es clave en esta reacción. Estos radicales inician la polimerización al atacar el doble enlace de las moléculas de monómero de vinilo, formando una nueva especie de radical que repite este proceso con otros monómeros de vinilo, propagando finalmente la cadena polimérica.

Beneficios de utilizar un iniciador de azonitrilo

Uno de los iniciadores más utilizados para la iniciación de radicales es el peróxido orgánico porque es relativamente económico. Sin embargo, tiene desventajas para mantener la calidad del polímero, la seguridad en el lugar de trabajo y la simplicidad de uso. Por lo tanto, muchos fabricantes de polímeros de vinilo invierten en iniciadores azoicos para obtener mejores rendimientos de polímeros, gastar menos en programas de respuesta y mitigación de riesgos y aumentar su eficiencia de fabricación. A continuación, se exploran los detalles relacionados con cómo los iniciadores azoicos brindan específicamente estos beneficios en comparación con los peróxidos orgánicos.

Calidad de polímero optimizada
Los iniciadores de peróxido orgánico se descomponen en radicales hidroxilo, que son oxidantes extremadamente fuertes. Estos radicales hidroxilo pueden abstraer fácilmente átomos de hidrógeno de las cadenas de polímeros en crecimiento, creando radicales en sitios no deseados. Cuando esto ocurre, puede producirse una ramificación o reticulación inesperada del polímero, lo que presenta desafíos significativos para controlar el peso molecular y la morfología del polímero. Por otro lado, los iniciadores de radicales de azonitrilo no abstraen hidrógeno de las cadenas de polímeros en crecimiento. Esto reduce las posibilidades de ramificación y reticulación no deseadas del polímero, lo que le da al fabricante más control sobre la estructura final del polímero. Por lo tanto, los iniciadores de radicales de azonitrilo permiten mejoras de calidad cruciales para los fabricantes que producen polímeros especiales con objetivos de calidad y peso molecular bien definidos.
Mayor seguridad
Dado que los peróxidos orgánicos son iniciadores increíblemente volátiles, pueden sufrir una rápida reacción exotérmica a través de la descomposición si no se almacenan a temperaturas estrictamente controladas. Esto, por supuesto, puede generar riesgos de explosión que plantean graves peligros en el lugar de trabajo. En comparación con los peróxidos con vidas medias similares, los iniciadores de radicales azonitrilo tienen temperaturas de descomposición más altas, lo que hace que sea menos probable que se descompongan accidentalmente y pongan en peligro los lugares de trabajo. Además, los azonitrilos no son sensibles a los golpes como los peróxidos orgánicos. Por lo tanto, se reduce el riesgo de explosión durante el transporte y el almacenamiento. Además, los azonitrilos plantean menores riesgos para la salud durante su manipulación porque se caracterizan por una baja toxicidad y no son sensibilizantes de la piel.
Condiciones de reacción simplificadas
Debido a su extremadamente alta reactividad, los peróxidos orgánicos presentan desafíos a la hora de establecer condiciones de reacción que maximicen el rendimiento y la calidad del polímero. Por ejemplo, los peróxidos pueden reaccionar con agentes sensibles a la oxidación-reducción, disolventes y colorantes en un medio de reacción, lo que dificulta el ajuste de los requisitos de las condiciones de reacción para promover un uso eficaz. En comparación, los azonitrilos no experimentarán reacciones de oxidación-reducción ni se verán afectados por reactivos sensibles a la oxidación-reducción. Los iniciadores de radicales azo tampoco reaccionarán con disolventes, colorantes o pigmentos. Además, los peróxidos orgánicos tienden a sufrir una descomposición inducida por radicales, canibalizando otros iniciadores y haciendo que la polimerización sea menos eficiente. Comparativamente, los azonitrilos no se descomponen en presencia de radicales libres, sino solo en presencia de calor o luz. Esto permite que se utilicen con otros tipos de iniciadores de radicales si se desea.

Iniciadores de radicales libres Vazo™

Los iniciadores Vazo™ son compuestos de azonitrilo sustituido fabricados en Estados Unidos por Chemours. Estos iniciadores de radicales libres son ideales para iniciar la polimerización y crear polímeros con pesos moleculares y morfologías estrictamente definidos. Vazo™ está disponible en seis grados que varían según la temperatura de descomposición y la solubilidad en agua o en solventes orgánicos.

Cómo seleccionar un iniciador de radicales libres Vazo™

El grado correcto de Vazo™ para una aplicación se decide en función de dos factores principales: la temperatura de reacción deseada y el medio de reacción.

Temperatura de reacción

El factor más importante para determinar qué iniciador de radicales libres Vazo™ utilizar es la temperatura de reacción, que normalmente está determinada por el monómero específico utilizado en la reacción. En general, la gama de productos Vazo™ abarca una ventana operativa realista de entre 65 °C y 140 °C. El número de cada grado de Vazo™ indica la temperatura de vida media aproximada de 10 horas. Como guía, se puede seleccionar un grado de Vazo™ adecuado en función de un rango de temperatura de reacción que esté entre 10 °C y 30 °C por encima o por debajo del número de grado correspondiente.

Medio de reacción

La solubilidad del iniciador en el medio de reacción deseado es fundamental para la eficiencia de la polimerización. Todos los grados de Vazo™ son solubles en medios de reacción comunes, como tolueno y acetona. Sin embargo, Vazo™ 67 muestra una mejor solubilidad en una gama más amplia de solventes orgánicos. Para reacciones en las que hay agua, se recomiendan Vazo™ 56 WSP y Vazo™ 68 WSP.

Aplicaciones de los iniciadores de radicales libres Vazo™

Entre los polímeros de vinilo ideales para la síntesis con iniciadores de radicales libres Vazo™ se incluyen el PE, el PMMA, el PS, el PVC, el PVAc y el PAN. Como se mencionó al principio de este artículo, estos polímeros son comunes en diversos componentes y estructuras. A continuación, se presentan algunos de los casos de uso de estos polímeros y los beneficios que brindan los iniciadores Vazo™ que aumentan el rendimiento.

Industria	Producto	Polímero	Beneficios de Vazo™
Transporte	Llantas	Caucho de estireno-butadieno (SBR)	Defectos mínimos en la cadena
	Mangueras	PE, PVC, SBR
	Recubrimientos transparentes	Acrílico	Defectos mínimos en la cadena Impurezas mínimas formadoras de color
	Pinturas	Acrílico
	Vidrio de seguridad	Acrílico
	Fibra de carbono	PAN	Defectos mínimos en la cadena Permite pesos moleculares más elevados Sin grupos que contengan oxígeno
Tratamiento de agua	Floculantes	Cloruro de polidialildimetilamonio (PolyDADMAC)	Defectos mínimos en la cadena
		Poliacrilamida
	Revestimientos para estanques de tratamiento	PE, PVC, PP, EPDM
Cuidado médico y personal	Cintas médicas	Acrílico	Formación mínima de impurezas Defectos mínimos en la cadena Aprobación de la FDA para aplicaciones en contacto con alimentos
	Aglutinantes para laca para el cabello	PVP, PVA
	Aglutinantes para recubrimientos de aspirina	PVP, PVA
Electrónica	Carcasas de ordenador	PS	Defectos mínimos en la cadena Sin grupos que contengan oxígeno
	Circuitos electrónicos	PMMA, naftalato de polietileno
	Laminados de cobre	PE, PTFE
	Recubrimientos fotorresistentes	PMMA, Cianoacrilatos
	Placa guía de retroiluminación de LCD	PMMA
Papel y textiles	Recubrimientos	LDPE, PET, PTFE	Mínimos defectos en la cadena Mínimas impurezas formadoras de color Aprobación de la FDA para el contacto con alimentos
	Tintes	Acrilatos	Sin grupos que contengan oxígeno
	Agentes desmoldantes	PTFE, PE	Defectos mínimos en la cadena
	Fibras acrílicas	Acrílico	Defectos mínimos en la cadena

Resumen

Los fabricantes de polímeros y resinas de vinilo suelen utilizar iniciadores de peróxido orgánico para la polimerización por radicales libres porque tienen un coste relativamente bajo. Sin embargo, los peróxidos orgánicos contribuyen a generar problemas relacionados con la calidad de los polímeros, la seguridad en el lugar de trabajo y la eficiencia de fabricación. Los iniciadores de radicales a base de azonitrilo Vazo™, fabricados en Estados Unidos, ofrecen a los fabricantes una mejor alternativa de iniciador que crea polímeros con menos defectos de cadena y especificaciones de peso molecular más estrictas. Los iniciadores Vazo™ también son menos susceptibles a la degradación accidental y requieren menos condiciones de reacción para un uso eficaz. Por lo tanto, permiten una mayor eficiencia y son mucho más seguros y fáciles de usar que los iniciadores de peróxido orgánico.

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