شکل (۱-۸) ساختار شیمایی تعدادی از مونومرهای عاملی اسیدی

 
۴-vinylpyridine Diethylaminoethyl methacrylate

p-Aminostyrene

۱-Vinylimdazole

۴(۵)-Vinylimdazole

۲.۶-Bis-acrylaamidopyridine

شکل (۱-۹) ساختار شیمایی تعدادی از مونومرهای عاملی بازی

۱-۷-۳- لیگاند

جهت افزایش میل ترکیبی و گزینش­پذیری پلیمر قالب یونی و یون هدف استفاده می­ شود. با توجه به یون قالب شده لیگاند مورد نظر استفاده می­ شود. لیگاند­های مورد استفاده در این تکنیک به دو دسته تقسیم ­می­شوند، الف) لیگاند­های که در ساختار خود پیوند دوگانه کربن-کربن دارند و قابلیت پلیمریزه شدن دارند، ب) لیگاندهای فاقد پیوند دوگانه کربن-کربن، این لیگانده دام شیکه اتصال عرضی پلیمر گیر می­افتد.

۱-۷-۴- آغازگر

بسیاری از آغازگرهای شیمیایی با خواص شیمیایی متفاوت را می­توان به عنوان منبع رادیکال‎ها در پلیمریزاسیون رادیکالی به کار برد. معمولاً به مقدار کمتری در مقایسه با مونومرها مثلاً : ۱درصد وزنی یا ۱درصد مولی نسبت به کل مول‎های پیوندهای دوگانه پلیمر شونده به کار برده می­ شود. سرعت و حالت تجزیه آغازگر به رادیکال‎ها را می­توان به­طریقی از جمله حرارت، تابش نور، وسایل الکتروشیمیایی آغاز وکنترل کرد. مثلاً، آغازگر آزوبیس­ایزوبوتیرو­نیتریل^[۲۲] به نحو مناسبی از طریق نورکافت یا شکافت گرمایی رادیکالهای با مرکز کربن پایدار شده تولید می­ کند که قادر به آغاز کردن و گسترش تعداد مونومرهای وینیلی می­باشد.
گاز اکسیژن پلیمریزاسیون رادیکالی آزاد را کند می‎کند، بنابراین به منظور به حداکثر رسانی انتشار مونومر بایستی باز تولید پیوسته را بهبود بخشید، حذف اکسیژن محلول بلافاصله قبل از شکل‎گیری توصیه می‎شود. حذف اکسیژن محلول با اولتراسونیک^[۲۳] یا با عبور گاز خنثایی مانند: نیتروژن یا آرگون از محلول انجام داد.

۱-۷-۵- مونومر اتصال دهنده عرضی

به طور کلی مونومر اتصال دهنده عرضی سه وظیفه مهم برعهده دارد، اول از همه، نقش مهمی در کنترل مورفولوژی شبکه پلیمری تولید شده دارد، که نوع ذرات پلیمری (ژل، ذرات متخلخل در ابعاد ماکرو، یا پودر میکروژل) را تعیین می­ کند. دومین نقش آن را می­توان ایجاد پایداری برای سایت­های پیوندی قالب شده نام برد، و در آخر، نقش آن در پایداری مکانیکی شبکه پلیمری. غلظت بالای مونومر اتصال دهنده عرضی باعث شیشه ­ای شدن پلیمر و ایجاد شبکه ­های متعدد و در نتیجه انتقال جرم پایین می­ شود و غلظت پایین آن باعث کاهش گزینش­پذیری و کاهش طول عمر پلیمر قالب یونی می­ شود. از نقطه نظر پلیمریزاسیون جهت دستیابی به ذراتی باتخلخل دائم، همچنین تولید ذراتی با پایداری مکانیکی بالا، نسبت­های بالایی از مونومر اتصال دهنده عرضی مصرف می­ شود[۲۳].

۱-۸- شرایط پلیمریزاسیون

چندین تحقیق نشان داده است که پلیمریزاسیون پلیمرهای قالب ملکولی در دماهای پایین پلیمرهای با انتخاب­گری بیشتری نسبت به پلیمرهای که در دماهای بالاتر سنتز می‎شوند دارند. معمولاٌ بیشتر از دمای ۶۰ درجه سانتی‎گراد به عنوان دمای پلیمریزاسیون استفاده می‎کنند اما آغاز واکنش پلیمریزاسیون خیلی سریع است به همین دلیل کنترل آن خیلی مشکل است که همین منجر به تکرارپذیری کمتر قالب‎زنی مولکولی می‎شود. به علاوه دماهای نسبتاٌ بالا یک اثر منفی بر روی پایداری کمپلکس دارد که تکرار­پذیری فازهای ساکن یکپارچه را کاهش می‎دهد و در ستون‎های کروماتوگرافی باعث کاهش فشار زیاد ستون می‎شود، بنابراین دمای نسبتاٌ پایین با زمان طولانی‎تر واکنش انتخاب می‎شود تا پلیمریزاسیون تکرارپذیرتر به­دست آید. در جاهای که تشکیل کمپلکس توسط تشکیل پیوند هیدروژنی تشگیل می‎شود دماهای پایین‎تر ترجیح داده می‎شود و تحت این شرایط آغازگرهای فتوشیمیایی به خوبی جایگزین می‎شود، و به خوبی در دماهای پایین اجرا می­ شود. برای مثال مسباخ و همکارانش [۲۴] تحقیقی را بر روی انتخاب­گری پلیمر قالب‎زنی انانتیومر ۱-PheNHPh نشان دادند، یک پلیمر به طور حرارتی در دمای ۶۰ درجه سانتی گراد وپلیمر دیگر در دمای صفر درجه سانتی‎گراد پلیمر شد. نتایج نشان دادند که پلیمری که در دمای پایین‎تر انجام شد نسبت به پلیمری که به طور حرارتی تهیه شده بود گزینش­پذیرتر است. دلیل این امر بر اساس اصل لوشاتلیه که پیش بینی می­ کند که در دماهای پایین‎تر تشکیل کمپلکس قبل از پلیمریزاسیون بهتر پایدارتر است. بنابراین تعداد و احتمال و کیفیت سایت­های پیوندی را افزایش می‎دهد[۲۵].

۱-۹- روش­های پلیمریزاسیون

روش­های پلیمریزاسیون را بصورت­های مختلفی می­توان دسته بندی نمود. بر اساس امکان تشکیل مولکول دیگری غیر از پلیمر دو دسته هستند:

۱-۹-۱- پلیمرهای تراکمی

پلیمرهای تراکمی ترکیباتی هستند که از مونومرهای چندعاملی توسط انواع گوناگون واکنش­های تراکمی در شیمی آلی حاصل می­شوند این واکنش­ها با حذف مولکول­های کوچکتری چون آب همراه می­باشند.

۱-۹-۲- واکنش­های پلیمریزاسیون زنجیره­ای

در پلیمریزاسیون­های زنجیره­ای وجود یک مرکز فعال برای شروع واکنش لازم و ضروری می­باشد. به همین دلیل در این نوع واکنش­ها حضور شروع کننده عمدتاً ضروری است. نوع شروع کننده خصوصیات مرکز فعال را تعیین می­ کند. این مرکز فعال می ­تواند رادیکال آزاد، کاتیون، آنیون و یا مراکز یونی ویژه مانند کاتالیزورهای کوردینانسیونی باشد. براساس محیط انجام واکنش، امروزه در تکنولوژی پلیمرهای قالب مولکولی از چندین نوع روش پلیمریزاسیون استفاده می­ کند، که عبارتند از: پلیمریزاسیون توده­ای^[۲۴]، پلیمریزاسیون محلولی، پلیمریزاسیون تعلیقی^[۲۵]، پلیمریزاسیون امولسیونی و پلیمریزاسیون ته­نشینی^[۲۶].

شکل (۱-۱۰) انواع پیونددهنده­های عرضی.

ادامه شکل (۱-۱۰)

۱-۹-۲-۱- پلیمریزاسیون توده­ای

در این روش مونومرها و آغازگر بدون حلال یا با غلظت بالا فرایند پلیمریزاسیون را انجام می­ دهند. پلیمریزاسیون جرمی و یا توده­ای یکی از ساده ترین فرایند­های پلیمریزاسیون است و نیاز به مهارت خاصی ندارد و به علت عدم مصرف مواد افزودنی، ناخالصی در این گونه سیستم ها ناچیز بوده و بنابراین به دستگاه­های تخلیص کننده خاص احتیاجی نیست. با توجه به موارد فوق، پلیمریزاسیون توده­ای پرکاربردترین روش در سنتز پلیمرهای قالب یونی محسوب می­ شود، با این وجود، عملیات خرد کردن و آسیاب کردن، همچنین غربال کردن ذرات پلیمری حاصل برای به دست آوردن ذراتی بااندازه مناسب (معمولا قطری در محدوده ۲۰ تا ۱۰۰ میکرومتر) در این روش، اغلب خسته کننده و وقت گیر بوده و منجر به تولید ذراتی می­ شود که به لحاظ شکل و اندازه نامنظم می­باشند. همچنین ممکن است تعدادی از مکان­ها و حفرات فعال در طول عملیات آماده سازی ذرات پلیمری تخریب شوند. همچنین در این روش، هنگام انجام پلیمریزاسیون، ویسکوزیته افزایش یافته و این امر مشکلاتی را در حمل ونقل محصول به وجود می ­آورد. همچنین، به دلیل این که واکنش­های زنجیره­ای عموماً گرمازا هستند و افزایش ویسکوزیته از خروج گرما جلوگیری می­ کند، گرمای بیش از حد در برخی قسمت­ های محصول ایجاد شده و سبب زغال شدن و تخریب آن می­گردد. به همین دلیل، علی­رغم مزایای این روش و انتخاب آن به عنوان روش برگزیده تهیه آزمایشگاهی، پلیمریزاسیون توده­ای کاربرد زیادی در صنعت ندارد[۲۶و۲۷]. نمونه ­ای از پلیمر تهیه شده با این روش در شکل (۱-۱۱) نشان داده شده است.

جدول (۱-۳) خلاصه پلیمرهای قالب تهیه شده به روش­های مختلف

معایب

مزایا

نوع پلیمیریزاسیون