graftpolymeren

Graftpolymeren, ook wel graftkopolymers genoemd, zijn polymeren waarbij zijgroepen (grafts) chemisch verbonden zijn aan een hoofdketen (backbone). Het resultaat is een molecuul met een dominante backbone waarop een of meerdere zijtakken zijn bevestigd. Hierdoor kunnen de eigenschappen van het materiaal worden afgestemd zonder de hoofdstructuur te herontwerpen.

Structuur en terminologie: De backbone vormt de hoofdlijn en de grafts bestaan uit verschillende monomeren dan die van de backbone. De grafts verschijnen als regelmatige of geïsoleerde zijtakken langs de backbone en kunnen zowel polaire als apolaire monomeren bevatten. Dit onderscheidt graftpolymeren van normale copolymeren, waarin alle monomeren langs de keten voorkomen als afzonderlijke eenheden.

Synthese: Grafting kan op drie manieren plaatsvinden: grafting-from, waarbij polymerisatie start op activeringspunten langs de backbone; grafting-onto, het koppelen van reeds gevormde grafts aan vrije plekken; en grafting-through, waarbij monomeren met graft-functies worden geïntegreerd tijdens de ketenvorming. Methoden omvatten radicale polymerisatie en, voor betere controle, living/controlled processen zoals ATRP en RAFT.

Eigenschappen en toepassingen: Door de combinatie van backbone en grafts kunnen de compatibiliteit, thermische stabiliteit, mechanische eigenschappen en rheologie van materialen worden aangepast. Graftpolymeren dienen als compatibilatoren in polymeerblends, als coatings- en bindmiddelen, en als structurele hydrogelen of membranen in diverse technologische en biomedische toepassingen.

Voorbeelden: Voorbeelden zijn polyolefine-backbones met grafts van polar monomeren zoals maleïne-anhydride, of grafts van polystyreen of polyacrylaat op zetmeel, cellulose of andere natuurlijke backbones. In de biomedische ruimte worden graftpolymeren onderzocht als hydrogel-netwerken en drug-delivery systemen.

Karakterisering: De verhouding tussen backbone en grafts, de graftlengte en de dispersie worden bepaald met technieken zoals NMR, GPC/SEC en FTIR, naast gravimetrische grafting-tests; belangrijke indicatoren zijn graftratio, grafting efficiency en moleculaire gewichtsverdeling.