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Neue Strategie zur Vernetzung von Acrylpolymeren ohne klassische Vernetzer
Ein südkoreanisches Forschungsteam zeigt, dass sich auch monofunktionelle Acrylate ohne den Zusatz klassischer Vernetzer vernetzen lassen – durch gezielte Aktivierung von C–H-Bindungen. Die Ergebnisse bieten neue Ansätze für die Entwicklung robuster polymerer Netzwerke.
Acrylatbasierte Polymere sind in zahlreichen Anwendungen gefragt – etwa in Kleb- und Dichtstoffen, Beschichtungen oder 3D-Druckharzen – dank ihrer hohen chemischen Beständigkeit und mechanischen Belastbarkeit. Bislang galt: Wer eine vernetzte Struktur will, muss multifunktionelle Monomere oder chemische Nachbehandlungen einsetzen. Ein Team um Min Sang Kwon von der Yonsei University in Seoul zeigt nun, dass es auch anders geht: Bestimmte monofunktionelle Acrylate können ebenfalls vernetzte Strukturen ausbilden – und zwar allein durch gezielte Wasserstoffübertragungen während der Polymerisation.
Im Zentrum steht dabei der sogenannte Wasserstoffatomtransfer (Hydrogen Atom Transfer, HAT) zwischen Seitenketten der Monomere und reaktiven Radikalen. In einer systematischen Untersuchung prüften die Forschenden zehn handelsübliche Acrylatmonomere mit drei verschiedenen Photoinitiatorsystemen. Besonders ausgeprägte Vernetzungseffekte wurden bei 2-Hydroxyethylacrylat (HEA), 4-Hydroxybutylacrylat (HBA) und MEEEA beobachtet.
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Thermodynamisch günstige Reaktionen ermöglichen stabile Netzwerke
Mittels quantenchemischer Berechnungen konnten die Autoren nachweisen, dass bei diesen drei Acrylaten besonders stabile Wasserstoffübertragungen stattfinden. Dabei spielt die Struktur der Seitenkette eine entscheidende Rolle: In HEA und HBA fördern Wasserstoffbrückenbindungen die Reaktion, während bei MEEEA eine günstige Konformation der Etherketten zur Stabilisierung beiträgt. Als Resultat entstehen vernetzte Polymernetzwerke – ganz ohne klassische Vernetzer.
Diese neue Perspektive auf monofunktionelle Acrylate eröffnet nicht nur neue Syntheserouten für vernetzte Kunststoffe, sondern könnte auch den Ressourceneinsatz und die Reaktivität in vielen industriellen Anwendungen verbessern.
Quelle: Polymer Chemistry, Issue 21, 2025, Royal Society of Chemistry
