Medewerkers van de afdeling Fysische Chemie van de Kazan Federale Universiteit hebben ontdekt dat de mechanismen van polymerisatie van arylcyanaten in de vaste toestand en in de gesmolten toestand verschillen in het aantal verbroken meervoudige bindingen van het monomeer in het stadium dat de snelheid van de Verwerken.

Polymerisatie in vaste fase wordt veel gebruikt om polymeren te maken met een gecontroleerde structuur, molecuulgewicht, en andere parameters. In industrie, een aantal polycarbonaten, Met deze methode worden polyamiden en polyesters voor verschillende doeleinden verkregen. Arylcyanaten worden gebruikt om polymeercomposietmaterialen te maken die worden gebruikt, vooral, in de lucht- en ruimtevaartindustrie.

Zoals senior onderzoeker Andrey Galukhin uitlegde:voor polymerisatie in vaste fase, het is noodzakelijk dat de reactie begint bij een temperatuur onder het smeltpunt. Echter, voor sommige monomeren wordt niet aan deze voorwaarde voldaan, dus dit type polymerisatie is niet voor hen beschikbaar. Deze omvatten arylcyanaten, die een hoge thermische, chemische en stralingsbestendigheid. Het is dankzij deze eigenschappen dat ze toepassing hebben gevonden in de lucht- en ruimtevaartindustrie, waar ze worden gebruikt als onderdelen van composietmaterialen. De hoge stabiliteit van arylcyanaten is te danken aan de aanwezigheid van 1, 3, 5-triazine aromatische fragmenten als verknopingsplaatsen van polymeerketens.

Kazan-wetenschappers waren de eersten die de polymerisatie in de vaste fase van arylcyanaat bestudeerden. Ze gingen ervan uit dat de polymerisatie in vaste toestand van deze stof heel anders zou zijn dan hetzelfde proces in de smelt. De auteurs synthetiseerden een uniek monomeer met een hoog smeltpunt (403°C). Aangezien de polymerisatietemperatuur van deze stof onder het smeltpunt ligt, dit maakte de vaste fase reactie mogelijk. Een gedetailleerde studie met differentiële scanningcalorimetrie maakte het mogelijk om belangrijke informatie te verkrijgen over de kinetiek van dit proces. Het was mogelijk om erachter te komen dat de mechanismen van polymerisatie in de vaste fase en polymerisatie in een monomeersmelt verschillen in het aantal verbroken meervoudige bindingen van het monomeer in het stadium dat de snelheid van het proces bepaalt. Ook, het bleek dat de snelheid van polymerisatie in de vaste fase niet afhangt van de mate van monomeeromzetting, dat is, de kinetiek wordt beschreven door een nulde-ordereactie. De reden voor dit gedrag ligt in de topochemische aard van het proces dat plaatsvindt in platte monomeerkristallen.

"Arylcyanaten spelen een zeer belangrijke rol in de lucht- en ruimtevaartindustrie, waar ze worden gebruikt als bindmiddelen in composietmaterialen om verschillende vormstabiele structuren te creëren. Het uitbreiden van onze kennis van de relatie tussen de reactiviteit van deze monomeren en hun structuur zal nieuwe mogelijkheden openen voor het gericht ontwerpen van materialen met gewenste eigenschappen, ’ concludeerde Galukhin.