The use of tin compounds to catalyse atom transfer radical polymerization (ATRP)

Rozwój polimeryzacji rodnikowych z odwracalną dezaktywacją centrów aktywnych (RDRP), przyczynił się do dynamicznego postępu w chemii polimerów. Techniki RDRP umożliwiły otrzymywanie złożonych struktur polimerowych takich jak szczotki polimerowe. Termin ten charakteryzuje struktury zbudowane z rozciągniętych, gęsto upakowanych łańcuchów polimerowych, które jednym końcem przytwierdzone są do powierzchni. Ze względu na szerokie potencjalne zastosowania szczotek polimerowych, wyjątkowo ważnym zadaniem jest optymalizacja ich syntezy, prowadząca do obniżenia kosztów oraz negatywnego wpływu całego procesu na środowisko. Celem pracy było zbadanie wpływu heterogenicznego reduktora jonów Cu²⁺- tlenku cyny(II) na kinetykę powierzchniowo-inicjowanej polimeryzacji rodnikowej z przeniesieniem atomu (SI-ATRP). W czasie prowadzonych badań, wykonano szereg polimeryzacji SI-ATRP N-izopropyloakryloamidu (NIPAM) w obecności SnO. W ich wyniku otrzymano niezwykle grubą warstwę szczotek polimerowych, których wysokość wynosiła nawet 800 nm. Wykorzystany tlenek cyny(II) jest tanim tlenkiem amfoterycznym nierozpuszczalnym w rozpuszczalnikach organicznych oraz wodzie, dlatego też może być łatwo usunięty z układu po zakończonym procesie polimeryzacji. Największą zaletą stosowania SnO jest jednak możliwość zmniejszenie stężenia jonów miedzi w ATRP do ok. 100-300 ppm. Uzyskane materiały scharakteryzowano przy pomocy mikroskopii sił atomowych, spektroskopii FT–IR oraz pomiarów kąta zwilżania.

Development of reversible-deactivation radical polymerization (RDRP) contributed to the dynamic development of polymer chemistry. RDRP techniques have made it possible to receive complex polymer structures such as polymer brushes. This term is used to describe a structure made of stretched, densely packed polymer chains, attached with one end to the surface. Due to the wide range of potential applications of polymer brushes, particularly important task is to optimize their synthesis, leading to decrease of costs and the negative impact of the whole process on the environment. The aim of the thesis was to examine the effect of heterogeneous reducing agent of Cu²⁺ ions - tin oxide(II) on the kinetics of surface-initiated atom transfer radical polymerization (SI-ATRP). During the research a number of the SI-ATRP polymerizations of N-isopropylacrylamide (NIPAM) in the presence of the SnO were performed. As a result, a very thick layers of the brushes (up to 800 nm) were received. The applied tin oxide(II) is a cheap amphoteric oxide insoluble in organic solvents and water, which can be easily removed from the system after completion of the polymerization. However, the biggest advantage of the utilization of the SnO is the ability to decrease concentrations of the copper ions in ATRP to around 100-300 ppm. The obtained materials were analyzed using atomic force microscopy, FT-IR spectroscopy and contact angle measurements.