Polimerización radical de transferencia de átomos mediada electroquímicamente que emplea una polaridad alterna rápida

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Química de los polímeros
• Ciencias de los materiales

Sus antecedentes:

• Las limitaciones de transferencia de masa impiden la síntesis electroquímica, especialmente en medios viscosos, lo que lleva a la contaminación del electrodo y la terminación de la polimerización.
• Los métodos existentes luchan con el transporte eficiente de especies redox activas, lo que afecta el control y el rendimiento.

Objetivo del estudio:

• Para investigar la polimerización radical de transferencia atómica mediada electroquímicamente (eATRP) utilizando la polaridad alterna rápida (rAP) para superar las limitaciones de transferencia de masa.
• Desarrollar una estrategia sencilla y eficiente para eATRP en células no divididas utilizando electrodos de grafito.

Principales métodos:

• Implementación de una corriente alterna constante en una escala de tiempo de milisegundos durante todo el proceso de polimerización.
• Utilizando electrodos de grafito fácilmente disponibles en una configuración de celdas no divididas.
• Investigación sistemática del eATRP bajo diferentes duradas de corriente y pulso aplicados.

Principales resultados:

• Se obtienen conversiones monoméricas casi cuantitativas y dispersiones excepcionalmente estrechas (Đ < 1,1) para la polimerización del acrilato de metilo.
• Prevención eficaz de la sobre-reducción del catalizador de cobre y de la contaminación de los electrodos.
• Capacidad demostrada para producir polímeros de peso molecular ultraalto (Mn = 1,598,000, Đ = 1,26) con una carga de catalizador de cobre significativamente reducida (2,5 ppm).
• Extensión exitosa del alcance del monómero al metacrilato de metilo y al estireno.
• Síntesis de un solo recipiente de polímeros en forma de bloque y estrella (PMMA-b-PMA, 4-star-PMA) debido a su alta "vivencia" y fidelidad al final de la cadena.

Conclusiones:

• La polaridad alterna rápida (rAP) es una estrategia altamente efectiva para abordar las limitaciones de transferencia de masa en las polimerizaciones electroquímicas.
• Este enfoque permite un control preciso de la cinética de la polimerización, el peso molecular y la dispersión.
• El método desarrollado ofrece una plataforma versátil para sintetizar arquitecturas de polímeros avanzados con una carga de catalizador reducida, allanando el camino para futuras investigaciones en polimerizaciones electroquímicas controladas.