El injerto de anhídrido maleico (MA) es una técnica bien conocida para modificar las características de los materiales a base de PE. Mediante la unión covalente de grupos funcionales MA a la columna vertebral del PE durante este proceso, se produce un polímero modificado con propiedades de rendimiento mejoradas. Para maximizar la eficacia del injerto y personalizar las cualidades del material producido, es esencial comprender los mecanismos que intervienen en el proceso de injerto.
Mecanismos de lanzamiento
Para que se inicie la reacción de injerto, es necesario crear sitios activos que puedan reaccionar con la MA en el esqueleto de PE. El proceso de injerto puede iniciarse mediante diversos mecanismos:
a) Iniciación por radicales libres: Tras la descomposición térmica o fotoquímica, los iniciadores como los peróxidos orgánicos o los compuestos azoicos producen radicales libres. Estos radicales crean sitios reactivos para la unión de MA mediante la eliminación de átomos de hidrógeno de la columna vertebral de PE.
b) Iniciación iónica: Los iniciadores pueden producir iones que reaccionan con la espina dorsal del PE para producir sitios activos para el injerto de MA. Ejemplos de tales iniciadores incluyen ácidos o bases de Lewis.
c) Iniciación redox: Las sustancias reductoras, como los hidruros metálicos o los metales alcalinos, pueden iniciar una reacción de injerto transfiriendo electrones para formar radicales.
Mecanismos de propagación
Durante la etapa de propagación se forman enlaces covalentes como resultado de la reacción entre los sitios activos de la columna vertebral del PE y el MA. La respuesta de injerto puede propagarse debido a varios mecanismos:
Propagación de radicales (a): Cuando los sitios activos de la espina dorsal de PE interactúan con los dobles enlaces de MA, se crean radicales adicionales. El copolímero de injerto puede expandirse como resultado de reacciones posteriores entre estos radicales y las cadenas de PE o moléculas adicionales de MA.
b) Propagación iónica: Los sitios activos de la espina dorsal de PE interactúan con MA para producir iones que luego interactúan con moléculas de MA en procesos posteriores. Al montar unidades de MA en la espina dorsal de PE, se continúa la propagación.
c) Propagación de la coordinación: Los complejos de coordinación se forman cuando los sitios activos de la columna vertebral de PE se coordinan con MA. El copolímero de injerto puede expandirse como resultado de las interacciones entre estos complejos y moléculas adicionales de MA.
Procedimientos de rescisión
Cuando la reacción de injerto se detiene, ya sea por agotamiento de todos los sitios activos o por la aparición de efectos adversos, tienen lugar los procedimientos de terminación:
(a) En combinación Finalización: Se crean enlaces covalentes entre varias cadenas de PE como resultado de las interacciones entre los sitios activos de la columna vertebral del PE, lo que pone fin a la reacción de injerto.
b) Terminación por desequilibrio proporcional: Las unidades MA y los sitios activos de la columna vertebral PE interactúan, haciendo que los átomos de hidrógeno se muevan a través de varias cadenas PE. Aunque genera sitios activos adicionales para reacciones posteriores, este paso finaliza la reacción de injerto.
c) Terminación de las reacciones secundarias: Durante el proceso de injerto, pueden producirse reacciones secundarias como la escisión de la cadena o la reticulación. Estas reacciones pueden provocar la interrupción de la reacción de injerto y el desarrollo de productos no deseados.
Factores que influyen en la reacción de injerto
La eficacia y el resultado de la reacción de injerto dependen de varios factores:
a) Condiciones de reacción: La eficacia del injerto puede verse considerablemente afectada por variables como la temperatura, el tiempo de reacción y la selección del disolvente. Para aumentar el rendimiento del injerto y regular el nivel de injerto, deben utilizarse las mejores condiciones de reacción.
b) Estructura del polímero: La accesibilidad de los sitios activos y la difusión de las moléculas de MA están influenciadas por el peso molecular y la cristalinidad de la columna vertebral del PE. En general, el proceso de injerto es más favorable con mayor peso molecular y menor cristalinidad.
c) Concentración de MA: La cantidad de MA presente en la mezcla de reacción afecta a la eficacia del injerto. Aunque las mayores concentraciones de MA pueden aumentar el rendimiento del injerto, también pueden hacer que las respuestas adversas sean más probables.
d) Selección del iniciador: El iniciador utilizado y su concentración pueden influir en la generación del sitio activo de la columna vertebral del PE y en la eficacia de la iniciación.
Anhídrido maleico se injerta en polietileno mediante intrincados mecanismos que incluyen fases de iniciación, propagación y terminación. La eficacia y las propiedades del proceso de injerto vienen determinadas por la elección del mecanismo de iniciación, el tipo de sitios activos creados y los procesos de propagación subsiguientes. La optimización de la síntesis de PE-g-MAH y la personalización de las propiedades del material resultante son posibles gracias a la comprensión de estos mecanismos y de las variables que afectan a la reacción de injerto. La ampliación de los usos del polietileno injertado con anhídrido maleico y la investigación de nuevas técnicas de injerto en la modificación de polímeros requieren más investigación en este campo.
