In der Polymer-Chemie ist polymerization ein Prozess, monomer Moleküle zusammen in einer chemischen Reaktion zu reagieren, Polymer-Ketten oder dreidimensionale Netze zu bilden. Es gibt viele Formen von polymerization, und verschiedene Systeme bestehen, um sie zu kategorisieren.

Einführung

In chemischen Zusammensetzungen kommt polymerization über eine Vielfalt von Reaktionsmechanismen vor, die sich in der Kompliziertheit wegen der funktionellen Gruppengegenwart im Reagieren von Zusammensetzungen und ihren innewohnenden steric durch die VSEPR Theorie erklärten Effekten ändern. In mehr aufrichtigem polymerization, alkenes, die wegen des Abbindens zwischen Kohlenstoff-Atomen, Form-Polymern durch relativ einfache radikale Reaktionen relativ stabil sind; im Gegensatz verlangen kompliziertere Reaktionen wie diejenigen, die Ersatz an der carbonyl Gruppe einschließen, kompliziertere Synthese wegen des Weges in der das Reagieren von Molekülen polymerize.

Da alkenes in etwas aufrichtigen Reaktionsmechanismen gebildet werden kann, bilden sie nützliche Zusammensetzungen wie Polyäthylen und Polyvinylchlorid (PVC), wenn sie radikale Reaktionen erleben, die in der hohen Tonnage jedes Jahr wegen ihrer Nützlichkeit in Fertigungsverfahren von kommerziellen Produkten, wie Rohrleitung, Isolierung und das Verpacken erzeugt werden. Im Allgemeinen werden Polymer wie PVC "homopolymers" genannt, weil sie aus wiederholten langen Ketten oder Strukturen derselben monomer Einheit bestehen, wohingegen Polymer, die aus mehr als einem Molekül bestehen, Copolymerisate (oder Copolymerisate) genannt werden.

Andere monomer Einheiten, wie Formaldehyde-Hydrat oder einfache Aldehyde, sind zu polymerize selbst bei ziemlich niedrigen Temperaturen (> 80 °C) fähig, um trimers zu bilden; Moleküle, die aus 3 monomer Einheiten bestehen, die cyclize können, um Ring zyklische Strukturen zu bilden, oder weitere Reaktionen zu erleben, tetramers oder 4 Monomer-Einheitszusammensetzungen zu bilden. Weitere Zusammensetzungen jeder genannt werdender oligomers in kleineren Molekülen. Allgemein, weil formaldehyde ein außergewöhnlich reaktiver electrophile ist, erlaubt er nucleophillic Hinzufügung von hemiacetal Zwischengliedern, die allgemeine kurzlebige und relativ nicht stabile "Mitte stufige" Zusammensetzungen sind, die mit anderer Molekül-Gegenwart reagieren, um stabilere polymere Zusammensetzungen zu bilden.

Polymerization, der nicht genug gemäßigt wird und an einer schnellen Rate weitergeht, kann sehr gefährlich sein. Dieses Phänomen ist als Gefährlicher polymerization bekannt und kann Feuer und Explosionen verursachen.

Stiefwachstum

Stiefwachstumspolymer werden als Polymer definiert, die durch die schrittweise Reaktion zwischen funktionellen Gruppen von monomers gebildet sind, gewöhnlich heteroatoms wie Stickstoff oder Sauerstoff enthaltend. Die meisten Stiefwachstumspolymer werden auch als Kondensationspolymer, aber nicht alle Stiefwachstumspolymer (wie Polyurethan klassifiziert, das von isocyanate und Alkohol bifunctional monomers gebildet ist) Ausgabe-Kondensate; in diesem Fall sprechen wir über Hinzufügungspolymer. Stiefwachstumspolymer nehmen im Molekulargewicht an einer sehr langsamen Rate an niedrigeren Konvertierungen zu und erreichen gemäßigt hohe Molekulargewichte nur an der sehr hohen Konvertierung (d. h.,> 95 %).

Um Widersprüchlichkeiten in diesen Namengeben-Methoden zu erleichtern, sind angepasste Definitionen für Kondensations- und Hinzufügungspolymer entwickelt worden. Ein Kondensationspolymer wird als ein Polymer definiert, das Verlust von kleinen Molekülen während seiner Synthese einschließt, oder funktionelle Gruppen als ein Teil seiner Rückgrat-Kette enthält, oder seine mehrmalige Einheit die ganze Atom-Gegenwart im hypothetischen monomer nicht enthält, zu dem es erniedrigt werden kann.

Kettenwachstum

Kettenwachstum polymerization (oder Hinzufügung polymerization) schließt die Verbindung zusammen Moleküle ein, die doppelte oder dreifache Obligationen des Kohlenstoff-Kohlenstoff vereinigen. Diese ungesättigten monomers (die identischen Moleküle, die die Polymer zusammensetzen) haben innere Extraobligationen, die im Stande sind, zu brechen und mit anderem monomers zu verbinden, um die sich wiederholende Kette zu bilden. Kettenwachstum polymerization wird an der Fertigung von Polymern wie Polyäthylen, Polypropylen und Polyvinylchlorid (PVC) beteiligt. Ein spezieller Fall des Kettenwachstums polymerization führt zum Leben polymerization.

Im radikalen polymerization von Äthylen wird sein Pi-Band gebrochen, und die zwei Elektronen ordnen um, um ein neues sich fortpflanzendes Zentrum wie dasjenige zu schaffen, das es angegriffen hat. Die Form, die dieses sich fortpflanzende Zentrum annimmt, hängt vom spezifischen Typ des Hinzufügungsmechanismus ab. Es gibt mehrere Mechanismen, durch die das begonnen werden kann. Der freie radikale Mechanismus ist eine der ersten Methoden, verwendet zu werden. Freie Radikale sind sehr reaktive Atome oder Moleküle, die allein stehende Elektronen haben. Den polymerization von Äthylen als ein Beispiel nehmend, kann der freie radikale Mechanismus in zu drei Stufen geteilt werden: Ketteneinleitung, Kettenfortpflanzung und Kettenbeendigung.

Freie radikale Hinzufügung polymerization Äthylens muss bei hohen Temperaturen und Druck, etwa 300 °C und 2000 atm stattfinden. Während die meisten anderen freien radikalen polymerizations solche äußersten Temperaturen und Druck nicht verlangen, neigen sie wirklich dazu, an Kontrolle Mangel zu haben. Eine Wirkung dieses Mangels an der Kontrolle ist ein hoher Grad des Ausbreitens. Außerdem, da Beendigung zufällig vorkommt, wenn zwei Ketten kollidieren, ist es unmöglich, die Länge von individuellen Ketten zu kontrollieren.

Eine neuere Methode von polymerization, der ähnlich ist, um zu befreien, radikal, aber mehr Kontrolle erlaubend, schließt den Ziegler-Natta Katalysator besonders in Bezug auf das Polymer-Ausbreiten ein.

Andere Formen des Kettenwachstums polymerization schließen cationic Hinzufügung polymerization und anionic Hinzufügung polymerization ein. Während nicht verwendet weit gehend in der Industrie noch wegen strenger Reaktionsbedingungen, die Wassers und Sauerstoffes fehlen, diese Methoden Wege zu polymerize ein monomers zur Verfügung stellen, der polymerized durch freie radikale Methoden wie Polypropylen nicht sein kann. Um Cationic und anionic Mechanismen wird auch idealer angepasst, polymerizations zu leben, obwohl das freie radikale Leben polymerizations auch entwickelt worden ist.

Esters von Acrylsäure enthalten eine Doppelbindung des Kohlenstoff-Kohlenstoff, die zu einer ester Gruppe konjugiert wird. Das erlaubt die Möglichkeit von beiden Typen des polymerization Mechanismus. Ein Acryl ester kann allein Kettenwachstum polymerization erleben, um einen homopolymer mit einem Rückgrat des Kohlenstoff-Kohlenstoff, wie poly (Methyl methacrylate) zu bilden. Auch jedoch kann bestimmtes Acryl esters mit diamine monomers durch nucleophilic verbundene Hinzufügung von Amin-Gruppen zu C=C Acrylobligationen reagieren. In diesem Fall ist der Polymerization-Erlös durch das Stiefwachstum und die Produkte poly (Beta-amino ester) Copolymerisate mit dem Rückgrat, das Stickstoff (als Amin) und Sauerstoff (als ester) sowie Kohlenstoff enthält.

Siehe auch

• Hinzufügungspolymer
• Kondensationspolymer
• Quer-Verbindung
• Metallocene
• Plasma polymerization
• Polymer-Charakterisierung
• Polymer-Physik
• Umkehrbare additionfragmentation Kette überträgt polymerization
• Ringöffnung polymerization
• Sol-Gel
• Ziegler-Natta Katalysator