Initiateurs de radicaux libres Vazo™

L'une des raisons pour lesquelles les polymères vinyliques sont si répandus est le haut degré de durabilité et de polyvalence qu'ils peuvent offrir. Cependant, l'obtention de ces caractéristiques dépend souvent de la qualité du polymère, qui est dictée par un processus de fabrication minutieux qui optimise le poids moléculaire, la pureté et la morphologie. Dans de nombreux cas, ces propriétés peuvent être optimisées et contrôlées assez facilement si des initiateurs radicalaires à base d'azonitrile, ou initiateurs azoïques, sont utilisés.

Que sont les initiateurs azoïques ?

Les initiateurs azo sont des composés organiques avec un groupe de liaison N2 central, comme le montre le schéma de décomposition chimique ci-dessous. Ces composés sont généralement utilisés comme initiateurs thermiques et sont incroyablement utiles comme source de radicaux libres pour l'initiation de la polymérisation car il est thermodynamiquement favorable pour le composé azonitrile de provoquer la libération de molécules N2 sous forme de gaz azote.

La formation de deux radicaux à partir du composé azonitrile est essentielle dans cette réaction. Ces radicaux initient la polymérisation en attaquant la double liaison des molécules de monomère vinylique, formant ainsi une nouvelle espèce radicalaire qui répète ce processus avec d'autres monomères vinyliques, propageant ainsi la chaîne polymère.

Avantages de l'utilisation d'un initiateur d'azonitrile

L'un des initiateurs les plus couramment utilisés pour l'initiation radicalaire est le peroxyde organique, car il est relativement peu coûteux. Cependant, il présente des inconvénients en termes de maintien de la qualité du polymère, de sécurité sur le lieu de travail et de simplicité d'utilisation. Par conséquent, de nombreux fabricants de polymères vinyliques investissent dans des initiateurs azoïques pour obtenir de meilleurs rendements en polymères, dépenser moins en programmes de réponse aux dangers et d'atténuation et augmenter leur efficacité de fabrication. Les détails relatifs à la manière dont les initiateurs azoïques offrent spécifiquement ces avantages par rapport aux peroxydes organiques sont explorés ci-dessous.

Qualité de polymère optimisée
Les initiateurs de peroxyde organique se décomposent en radicaux hydroxyles, qui sont des oxydants extrêmement puissants. Ces radicaux hydroxyles peuvent facilement soustraire les atomes d'hydrogène des chaînes polymères en croissance, créant ainsi des radicaux à des endroits indésirables. Lorsque cela se produit, des ramifications ou des réticulations polymères inattendues peuvent se produire, ce qui présente des défis importants pour le contrôle du poids moléculaire et de la morphologie du polymère. En revanche, les initiateurs de radicaux azonitrile n'abstiennent pas l'hydrogène des chaînes polymères en croissance. Cela réduit les risques de ramification et de réticulation indésirables du polymère, ce qui donne au fabricant plus de contrôle sur la structure finale du polymère. Par conséquent, les initiateurs de radicaux azonitrile permettent des améliorations de qualité cruciales pour les fabricants qui produisent des polymères spéciaux avec un poids moléculaire et des objectifs de qualité bien définis.
Sécurité accrue
Les peroxydes organiques étant des initiateurs extrêmement volatils, ils peuvent subir une réaction exothermique rapide par décomposition s'ils ne sont pas stockés à des températures strictement contrôlées. Cela peut bien sûr entraîner des risques d'explosion qui présentent de graves dangers sur le lieu de travail. Par rapport aux peroxydes ayant des demi-vies similaires, les initiateurs radicaux azonitriles ont des températures de décomposition plus élevées, ce qui les rend moins susceptibles de se décomposer accidentellement et de mettre en danger les lieux de travail. De plus, les azonitriles ne sont pas sensibles aux chocs comme les peroxydes organiques. Par conséquent, le risque d'explosion pendant le transport et le stockage est réduit. De plus, les azonitriles présentent moins de risques pour la santé lors de la manipulation car ils se caractérisent par une faible toxicité et ne sont pas des sensibilisants cutanés.
Conditions de réaction simplifiées
En raison de leur réactivité extrêmement élevée, les peroxydes organiques présentent des difficultés pour établir des conditions de réaction qui maximisent le rendement et la qualité du polymère. Par exemple, les peroxydes peuvent réagir avec des agents, des solvants et des colorants sensibles à la redox dans un milieu réactionnel, ce qui rend difficile l'ajustement des exigences des conditions de réaction pour favoriser une utilisation efficace. En comparaison, les azonitriles ne subiront pas de réactions redox ou ne seront pas compromis par des réactifs sensibles à la redox. Les initiateurs de radicaux azoïques ne réagiront pas non plus avec les solvants, les colorants ou les pigments. De plus, les peroxydes organiques ont tendance à subir une décomposition induite par les radicaux, cannibalisant les autres initiateurs et rendant la polymérisation moins efficace. En comparaison, les azonitriles ne se décomposent pas en présence de radicaux libres, mais uniquement en présence de chaleur ou de lumière. Cela leur permet d'être utilisés avec d'autres types d'initiateurs de radicaux si nécessaire.

Initiateurs de radicaux libres Vazo™

Les initiateurs Vazo™ sont des composés azonitriles substitués fabriqués aux États-Unis par Chemours. Ces initiateurs de radicaux libres sont idéaux pour initier la polymérisation et créer des polymères avec des poids moléculaires et des morphologies strictement définis. Vazo™ est disponible en six qualités qui varient en fonction de la température de décomposition et de la solubilité dans l'eau ou dans des solvants organiques.

Sélection d'un initiateur de radicaux libres Vazo™

Le grade Vazo™ adapté à une application est déterminé par deux facteurs principaux : la température de réaction souhaitée et le milieu réactionnel.

Température de réaction

Le facteur le plus important pour déterminer quel initiateur de radicaux libres Vazo™ utiliser est la température de réaction, généralement déterminée par le monomère spécifique utilisé dans la réaction. En général, la gamme Vazo™ couvre une fenêtre de fonctionnement réaliste entre 65 °C et 140 °C. Le numéro de chaque catégorie Vazo™ indique la température de demi-vie approximative de 10 heures. À titre indicatif, une catégorie Vazo™ appropriée peut être sélectionnée en fonction d'une plage de températures de réaction de 10 °C à 30 °C au-dessus ou en dessous du numéro de catégorie correspondant.

Milieu de réaction

La solubilité de l'initiateur dans le milieu réactionnel souhaité est essentielle à l'efficacité de la polymérisation. Toutes les qualités Vazo™ sont solubles dans les milieux réactionnels courants tels que le toluène et l'acétone. Cependant, Vazo™ 67 présente une meilleure solubilité dans une gamme plus large de solvants organiques. Pour les réactions dans lesquelles de l'eau est présente, Vazo™ 56 WSP et Vazo™ 68 WSP sont recommandés.