Полимеризация

Для получения полимеризационных ВМС используются мономеры, содержащие кратные связи (С=С, СC, С=О, С=N, СN и др.), а также имеющие циклическое строение. В полимеризации могут участвовать одинаковые молекулы мономеров (гомополимеризация) или различные (две или более) – сополимеризация. Образующиеся продукты реакции соответственно называют гомополимерами или сополимерами.

Полимеризацией называют реакцию получения полимеров путем последовательного присоединения молекул мономера к активному центру растущей макромолекулы в результате разрыва двойных связей или раскрытия цикла. После каждого акта присоединения молекулы мономера, на конце увеличенной макромолекулы регенерируется (воспроизводится) новый активный центр.

В процессе полимеризации не происходит выделения побочных низкомолекулярных продуктов, поэтому химический состав полимера соответствует химическому составу исходного мономера (если не учитывать состав концевых групп).

Для получения полимеризационных ВМС используются мономеры, содержащие кратные связи (С=С, СC, С=О, С=N, СN и др.), а также циклические мономеры.

Примеры полимеризация мономеров различного типа:

1. Полимеризация виниловых мономеров при раскрытии двойной связи углерод-углерод:

n СН₂=CH → (–CH₂–CH–)_n

| |

Cl Cl

винилхлорид поливинилхлорид

2. Полимеризация мономеров при раскрытии двойной связи углерод–кислород, а также C=N, C=S и т.д.:

n H₂C=O → (–H₂C–O–)_n

формальдегид полиформальдегид (полиоксиметилен)

3. Полимеризация мономеров при раскрытии карбоциклов и гетероциклов:

O О

|| ||

n (CH₂)₅–C → [–(CH₂)₅–C–NH–]_n ; n СН₂– СН₂ → [−СН₂− СН₂−]_n

\ / \ /

NH О

капролактам поликапролактам (капрон) этиленоксид полиэтиленоксид

В полимеризации могут участвовать одинаковые молекулы мономеров (гомополимеризация) или различные (две или более) – сополимеризация. Образующиеся продукты реакции соответственно называют гомополимерами или сополимерами.

Полимеризация может протекать по механизму цепных или ступенчатых процессов. В зависимости от вида промежуточных продуктов, образующихся на стадии роста полимерной цепи, различают цепную и ступенчатую полимеризацию (полиприсоединение). Если промежуточные продукты нестабильны (свободные радикалы, ионы), то полимеризация протекает по цепному механизму. Если промежуточные продукты являются стабильными веществами, то это ступенчатая полимеризация.

Механизм реакции цепной полимеризации определяется природой активного центра, растущей цепи. В зависимости от условий активации, активный центр макромолекулы может иметь структуру свободного радикала или иона (аниона или катиона). Соответственно различают радикально-цепной и ионно-цепной механизмы полимеризации.

Если концевая группа растущей цепи макромолекулы обладает неспаренным электроном, т.е. является свободным радикалом, то полимеризацию называют радикальной. Если активная группа растущей макромолекулы имеет положительный заряд, то это катионная полимеризация, если отрицательный заряд – анионная полимеризация.