La polimerización frontal ( en inglés fróntal poymerizátion ) es un modo de auto-onda (autopropagación) de la reacción de polimerización de los monómeros . Se puede realizar en sistemas exotérmicos mediante un impulso térmico - iniciación local . Entonces, según las características formales (presencia de un frente, liberación de calor, cinética), se refiere al proceso de combustión .
Se diferencia de otros modos de polimerización (por ejemplo, a granel) por la presencia de un límite espacial estrecho (generalmente plano) en movimiento en el que se produce la reacción (frente de reacción), que separa el monómero inicial del producto final: el polímero .
El método fue descubierto por los químicos Anahit Tonoyan y Sevan Davtyan en 1972 durante la polimerización de un fundido líquido de acrilamida [1] . Más tarde se describió para un monómero en fase sólida: acrilamida de cobalto [2] y otros [3] .
La polimerización frontal en fase líquida coincide formalmente con la reacción de Belousov . La polimerización frontal en estado sólido es un caso especial de síntesis orgánica autopropagante a alta temperatura y tiene sus características principales. Por regla general, requiere la introducción de sustancias especiales en los monómeros - iniciadores , que se descomponen en la zona del pulso de calor en partículas activas ( radicales libres e iones ), dando lugar a la polimerización. En algunos casos, el papel de iniciadores lo desempeñan sustancias (óxidos de nitrógeno) formadas durante la descomposición térmica del monómero (complejos de acrilamida con nitratos de metales de transición) en la zona del pulso de calor.
La polimerización frontal a veces se denomina erróneamente como la formación de metaldehído a partir de acetaldehído, que se produce a la temperatura del nitrógeno líquido [4] . La reversibilidad de este proceso, baja temperatura, pequeño calentamiento y conversión, independencia de la velocidad de la temperatura, iniciación no térmica (exposición a la radiación, escisión mecánica) son características de una transición de fase, en lugar de procesos irreversibles como la combustión en fase sólida. .
Los productos de polimerización frontal son materiales poliméricos sólidos o productos terminados. Las propiedades de estos productos tienden a diferir de las de los polímeros producidos por otros métodos. En particular, heterogeneidad, diferente distribución de pesos moleculares y propiedades fisicoquímicas, forma, etc. Debido al alto desequilibrio del proceso, el producto de la polimerización frontal tiene tensiones térmicas, contiene altas concentraciones de monómero no gastado (~ 4%) y es mal reproducido. Por lo tanto, los tecnólogos por regla general tratan de evitar el modo de polimerización frontal. La principal ventaja del modo de polimerización frontal es la capacidad de obtener muestras de gran volumen sin construir dispositivos especiales de calentamiento voluminosos.