Síntese de polímeros
Polímeros são uma classe de materiais que compreendem pequenas unidades químicas repetitivas. O bloco estrutural ou a unidade repetitiva no polímero é chamada de monômero. A polimerização, ou síntese de polímeros, é uma reação química na qual os monômeros são unidos por ligações covalentes para formar estruturas poliméricas. O comprimento da cadeia polimérica é caracterizado pelo número de unidades repetitivas na cadeia, que é referido como grau de polimerização (GP). O peso molecular do polímero é o produto do peso molecular da unidade repetitiva e do GP. As propriedades básicas inerentes aos polímeros dependem principalmente do peso molecular, da estrutura (linear ou ramificada) e do GP.
Com base nos tipos de reação química envolvidos, as polimerizações são agrupadas em dois tipos, conhecidos como polimerização por condensação e por adição. Na polimerização por condensação ou crescimento em etapas, uma reação de condensação ocorre entre dois monômeros bifuncionais ou trifuncionais diferentes para produzir polímeros, de modo que pequenas moléculas, frequentemente de água, são eliminadas da reação. Na polimerização por adição, ou polimerização por crescimento em cadeia, o crescimento do polímero ocorre pela adição de monômeros aos sítios ativos na cadeia polimérica com a regeneração dos sítios ativos ao final de cada etapa de crescimento. É necessário um iniciador para produzir a espécie iniciadora com centros reativos. O centro reativo pode ser um complexo de radical livre, cátion, ânion ou organometálico.
As características dos polímeros são altamente dependentes dos tipos de monômeros e do método de polimerização utilizado para a síntese. A polimerização radicalar viva, também chamada de polimerização radicalar controlada (PRC), possibilita um melhor controle sobre o peso molecular, a distribuição do peso molecular, a funcionalidade e a composição do polímero. A PRC pode ser utilizada com uma ampla gama de monômeros vinílicos para construir polímeros com propriedades diversas para diferentes aplicações.
Há três técnicas de PRC fundamentais:
- Polimerização radicalar por transferência atômica (ATRP)
- Polimerização por transferência reversível de cadeia por adição-fragmentação (RAFT)
- Polimerização mediada por nitróxidos (NMP)
A ATRP é adequada para aplicações de modificação de superfície que requerem hidrofilia adaptada à aplicação, propriedades adesivas ou funcionalização de nanopartículas. Os polímeros derivados tanto de RAFT quanto de ATRP podem ser modificados após a polimerização e são usados amplamente em biomedicina para aplicações de liberação de medicamentos e engenharia de tecidos. Copolímeros em bloco para aplicações biomédicas são comumente desenvolvidos a partir de RAFT ou ATRP. Os copolímeros em bloco, desenvolvidos a partir de NMP, são essenciais para dispersão de pigmentos, dispositivos de memória e fabricação de compostos.
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