Магнитный сшитый полистирол (CPS) был получен методом поверхностной без растворительной радикальной полимеризации (ATRP) по инициативе поверхностно инициируемых атомов. В качестве инициатора создания полиприсоединения были использованы органически модифицированные наночастицы магнетита. Кроме того, в качестве сшивателя использовался винилбензоловый эфир полиоксиэтилена. В дополнение к сшитому полимеру, содержащему железо Fe3O4, в состав упаковки входит немагнитный полистирол также был получен таким же способом, но без использования наночастиц.
Магнитные свойства наночастиц Fe3O4, находящихся в качестве инициатора, и Термореактивный материал MNP@BVE-CPS был исследован с помощью магнитометра с виброобразцом (VSM). Наблюдалась обратимая петля сигмовидной формы с низкой коэрцитивной активностью, которая демонстрировала суперпарамагнитное поведение этих материалов. Это показало, что образец быстро намагничивается в относительно слабых полях. Сшитый материал, обладающий магнетитовыми сердечниками показал более высокую термическую стабильность, чем материал, загруженный Fe3O4.
Кроме того, полученные термореактивные материалы продемонстрировали почти такую же термостабильность, как и другие материалы из магнетитсодержащего полистирола. Соответственно, оксиэтиленовые блоки, полученные из сшивателя BVE, не вызвали дополнительной тепловой чувствительности. Кроме того, измерения дифференциального термического анализа показали, что фазовый переход, вызванный термическим разложением композита MNP@BVE-CPS, значительно снижается из-за присутствия магнетитовых сердечников.
Сшитый полистирол (CPS) является подходящим выбором для твердофазной органического процесса из-за его химической инертности, термостойкости, а также недорогой и простой подготовки к реакции. Плотность сшивания легко регулируется путем изменения отношения стиролового мономера к сомономеру. Кроме того, для подготовки термореактивных материалов CPS можно легко использовать такие методы контролируемой полимеризации, как радикальная полимеризация с переносом атомов. Дивинилбензол (ДВБ), вероятно, является наиболее широко используемым сшивателем для изготовления термореактивных элементов из ХПЗ.
Хотя сшитые DVB полистиролы могут использоваться в различных растворителях и условиях, эти органические опоры сильно страдают от внутреннего недостатка, т.е. ограниченного разбухания в полярных/водных растворителях и, следовательно, ограниченной доступности реагентов. Для решения этой проблемы полистирольные цепи должны быть сшиты вместе с сшивателем. Благодаря своей гидрофильной природе, винилбензоловый эфир полиоксиэтилена представляется хорошей альтернативой. Этот макросшиватель может быть легко синтезирован из полиэтиленгликоля и 4-хлорометилстирола за одну реакцию. Более того, в связи с отсутствием в структуре сшивателя BVE каких-либо реакционноспособных функциональных групп, его химическая инертность, как представляется, почти такая же низкая, как и у DVB. Кроме того, ожидается, что эфирные петли, присутствующие в макромолекулярных цепях BVE, делают конечную термореактивную группу более гибкой и набухающей в водной среде. Наряду с этими характеристиками важной проблемой, которая может возникнуть при изготовлении прочной органической опоры, является ее теплостойкость.
Поскольку многие химические реакции требуют повышенных температур, чтобы протекать в подходящий интервал времени, твердая органическая опора, разработанная для SPOC, должна обладать достаточной термической стабильностью.
В этом исследовании для подготовки термореактивных материалов BVE-CPS была использована технология ATRP. Данная методика является одной из самых универсальных радикальных полимеризаций, позволяющих получать полимерные материалы с четко определенными размерами и архитектурой молекул. ATRP может быть использован для проектирования и подготовки многофункциональных наноструктурированных материалов различного назначения в биологии и медицине. Кроме того, поскольку целью исследований была подготовка органической основы с магнитным поведением, мы использовали наночастицы магнетита в процессе приготовления. Следует отметить, что органическую опору с магнитными свойствами можно легко отделить от реакционной смеси с помощью магнита в конце реакции. Для достижения магнитного BVE-CPS модель реакции полиприсоединения стирольных мономеров и сшивателя BVE была выполнена на поверхности MNP. В технологии ATRP с поверхностной инициализированной обработкой инициаторные наночастицы обеспечивают соответствующие участки для реакции полиприсоединения. В этом состоянии все полимерные цепочки растут только на поверхности наночастиц, что приводит к получению структуры сердечник-оболочка. Хотя некоторые усилия были направлены на подготовку полистирола методом ATRP, насколько нам известно, о сшитом полистироле, ковалентно привитом на поверхности MNP's, пока не сообщалось. Следовательно, основными целями данной работы были подготовка химически инертных магнитных и немагнитных твердых органических опор с более высокой гидрофильностью, чем у DVB-CPS по технологии ATRP, и исследование одного из наиболее важных свойств этих материалов, а именно термостабильности с использованием термогравиметрического анализа.
Заключение
Два сшитых полистирола BVE, один магнитный (MNP@BVECPS) и другой немагнитный (BVE-CPS), были синтезированы с помощью технологии, контролируемой ATRP, а затем полностью исследованы с точки зрения термостабильности. Магнитный BVE-сшитый полимер, полученный из поверхностно инициируемой стратегии, также был исследован методом анализа VSM.
Незначительная принудительность и обратимость гистерезиса указывают на суперпарамагнитный характер MNP@BVE-CPS. Хорошая намагничиваемость этого MNP's-содержащего CPS позволяет использовать его в качестве потенциальной органической опоры с хорошей изолирующей способностью от других компонентов, присутствующих в среде, даже при использовании относительно слабых внешних полей. Был также сделан вывод, что магнитный CPS показал большую термостабильность, чем немагнитный образец, почти на протяжении всех исследуемых температур. Более того, по сравнению с другими сшитыми DVB полистирольными термореактивными материалами, эти BVE-сшитые полистиролы не показали значительно более низкой устойчивости к воздействию тепла. Таким образом, повторяющиеся частицы оксиэтилена BVE сшивателя, которые придают материалам замечательную гидрофильность, не создают тепловую чувствительность. Соответственно, термореактивные элементы MNP@BVE-CPS и BVE-CPS можно рассматривать как перспективные кандидатуры для получения твердой фазовой органической основы, особенно в полярных/водных средах.
