Polimerizarea frontală ( în engleză fróntal poymerization ) este un mod de autoundă (autopropagare) al reacției de polimerizare a monomerilor . Poate fi realizat în sisteme exoterme prin intermediul unui impuls termic - iniţiere locală . Apoi, conform caracteristicilor formale (prezența unui front, degajare de căldură, cinetică), se referă la procesul de ardere .
Diferă de alte moduri de polimerizare (de exemplu, în vrac) prin prezența unei limite spațiale înguste (de obicei plate) în mișcare, în care are loc reacția (frontul de reacție), care separă monomerul inițial de produsul final - polimerul .
Metoda a fost descoperită de chimiștii Anahit Tonoyan și Sevan Davtyan în 1972 în timpul polimerizării unei topituri lichide de acrilamidă [1] . Mai târziu a fost descris pentru un monomer în fază solidă - cobalt acrilamidă [2] și altele [3] .
Polimerizarea frontală în fază lichidă coincide formal cu reacția Belousov . Polimerizarea frontală în stare solidă este un caz special de sinteză organică cu autopropagare la temperatură ridicată și are principalele sale caracteristici. De regulă, necesită introducerea unor substanțe speciale în monomeri - inițiatori , care se descompun în zona pulsului de căldură în particule active ( radicali liberi și ioni ), dând naștere la polimerizare. În unele cazuri, rolul de inițiatori este jucat de substanțele (oxizi de azot) formate în timpul descompunerii termice a monomerului (complexe de acrilamidă cu nitrați de metale de tranziție) în zona pulsului de căldură.
Polimerizarea frontală este uneori denumită în mod eronat formarea de metaldehidă din acetaldehidă, care are loc la temperatura azotului lichid [4] . Reversibilitatea acestui proces, temperatura scăzută, încălzirea și conversia mică, independența ratei de temperatură, inițierea non-termică (expunerea la radiații, scindarea mecanică) sunt caracteristice unei tranziții de fază, mai degrabă decât pentru procese ireversibile, cum ar fi arderea în fază solidă. .
Produsele de polimerizare frontală sunt materiale polimerice solide sau produse finite. Proprietățile acestor produse tind să difere de cele ale polimerilor produși prin alte metode. În special, eterogenitatea, distribuția diferită a greutății moleculare și proprietățile fizico-chimice, forma etc. Datorită dezechilibrului ridicat al procesului, produsul polimerizării frontale are tensiuni termice, conține concentrații mari de monomer necheltuit (~ 4%) și este prost reprodus. Prin urmare, tehnologii, de regulă, încearcă să evite modul de polimerizare frontală. Principalul avantaj al modului de polimerizare frontală este capacitatea de a obține probe de volum mare fără a construi dispozitive speciale de încălzire voluminoase.