Sauerstoffempfindlichkeit der RAFT-Polymerisation – Eine Modellierungsstudie

Abstract

Die reversible Additions-Fragmentierungs-Kettenübertragungspolymerisation, kurz RAFT (reversible addition-fragmentation chain-transfer polymerization) genannt, ist eine Methode zur kontrollierten Synthese von Blockcopolymeren und stellt eine Alternative zu lebenden ionischen Polymerisationen dar. Obwohl sie im Vergleich zu diesen weniger anfällig für Verunreinigungen ist, führt Sauerstoff zur Inhibierung der Polymerisation. In einer vorhergehenden Studie wurde ein Modell zur Beschreibung der Inhibierungskinetik der RAFT-Polymerisation von Styrol entwickelt. Basierend auf diesem Modell wird eine ausführliche Sensitivitätsanalyse bezüglich der kinetischen Koeffizienten durchgeführt. Während die Bildung der Polyperoxide durch Sauerstoffaddition hohe Reaktionsgeschwindigkeiten aufweist, konnten deren weiteren Reaktionen (Wachstum und Terminierung) als geschwindigkeitsbestimmende Schritte identifiziert werden. Außerdem zeigte sich eine proportionale Abhängigkeit der Dauer der Inhibierung mit der Sauerstoffkonzentration. Auf Basis der gewonnen Erkenntnisse wurde einer neue Initiierungsstrategie unter Verwendung verschiedener thermischer Initiatoren zur Optimierung der Polymerisation anhand von Simulationen erfolgreich getestet.