Vilken typ av kemisk reaktion producerar en polymer

Innan du går direkt in i huvudämnet, Vilken typ av kemisk reaktion ger en polymer, låt oss förstå polymerens grunder först.

Vad är en polymer

En polymer är en substans bestående av molekyler som är arrangerade som mycket långa sekvenser av en eller flera atomer eller grupp av atomer bundna till varandra med kovalenta bindningar. Polymerer betraktas som makromolekyler på grund av deras massiva molekylmassa. Grupperna av atomer eller molekyler som sammanlänkar för att bilda en polymer är kända som monomerer. Således är monomerer byggstenarna av polymerer.

De primära bindningarna som finns i en polymer är kovalenta bindningar. Dessutom kan det finnas van der Waals-obligationer. Kovalenta bindningar är starkare än van der Waals-bindningar. Således är depolymerisation av en polymer ganska svår, och det kan innebära avancerade tekniker.

Klassificering av polymerer

Polymerer klassificeras på olika sätt.

Baserat på typerna av monomerer som bygger polymerer, det finns två typer av polymerer; (en) homopolymerer, vilka är sammansatta genom polymerisationen av endast en typ av monomer, och (b) sampolymerer, vilka bildas genom polymerisationen av två eller flera typer av monomerer.

Baserat på polymerernas natur, de kan klassificeras som naturliga och syntetiska polymerer. Ett bra exempel på a naturlig polymer är naturgummilatex, som erhålls från det träd som kallas Hevea brasiliensis. Syntetiska polymerer är konstgjorda polymerer under kontrollerat tillstånd. Några exempel på syntetiska polymerer innefattar plast, neoprengummi, silikongummi, isoprengummi etc..

Baserat på strukturen, det finns fyra typer av polymerer: linjära polymerer, cykliska polymerer, grenade polymerer och nätverkspolymerer.

Den vanligaste klassificeringen av polymerer är baserat på deras kemiska och fysiska egenskaper. Enligt denna klassificering grupperas polymerer som termoplaster, elastomerer och termosetter. termoplaster polymererna består av linjära eller grenade polymerer; de mjuknar på värmevärdet. De kan gjutas i vilken form som helst med hjälp av olika gjuttekniker. elastomerer är polymererna som har en elastisk natur, på grund av vilken de snabbt kan återvinna sin ursprungliga dimension när den applicerade spänningen släpps. härdplaster är de styva polymererna tillverkade av högt tvärbundet nätverk av polymerer. Dessa polymerer kan inte omformas när de formas och bryts ned vid applicering av värme. 

Vad är biologiskt nedbrytbara polymerer

Vad är polymerisation

Polymerisering är processen som länkar monomermolekyler tillsammans för att bilda långa kedjor genom en kemisk reaktion. Homopolymerer bildas genom homopolymerisation, medan sampolymerer bildas genom sampolymerisation. Exempelvis genomgår etylenmonomerer homopolymerisation för att bilda polyeten, medan etylen och propylenmonomerer genomgår sampolymerisation för att bilda poly (propylen / etylen) [PP / PE] sampolymer.

Vilken typ av kemisk reaktion producerar en polymer

Det grundläggande kravet på polymerisation är monomers förmåga att bilda bindningar med andra monomermolekyler. Det finns olika typer av kemiska reaktioner involverade i polymerindustrin för att bilda polymerer. Alla dessa reaktionstyper kan kategoriseras i två grundläggande kategorier som kallas stegpolymerisation och kedjepolymerisation.

Steg Polymerisering

Stegpolymerisation är en tillväxtreaktion. Vid stegpolymerisation sker tillväxten av polymerkedjor genom stegvisa reaktioner som äger rum mellan vilken som helst två molekylära arter. Under stegpolymerisationen ökar polymerisationsgraden gradvis under reaktionen, eftersom varje monomermolekyl omvandlas till en dimer, sedan in i en trimer och så vidare tills de bildar de polymera makromolekylerna. Det finns två typer av polyreaktioner under stegpolymerisation: polykondensation och polyaddition. Polykondensationsreaktioner är mycket vanligare än polyadditionsreaktioner.

En generisk representation av en stegtillväxtpolymerisering. (Enkla vita prickar representerar monomerer och svarta kedjor representerar oligomerer och polymerer)

Kedjepolymerisation

Vid kedjepolymerisation sker polymerisationsreaktionen endast med en monomer bunden till en reaktiv ändgrupp och kräver vanligen en initiator för att starta reaktionen. De monomerer som används för kedjepolymerisation innehåller vanligen dubbelbindningar, trippelbindningar eller aromatiska ringar. Dessa reaktioner kan utföras med anjoniska mekanismer, katjoniska mekanismer, friradikalmekanismer och koordinationsmekanismer. Typ av mekanism bestäms baserat på den kemiska egenskapen hos monomeren och initiatorn som används. Den vanligaste mekanismen är friradikalpolymerisation, där monomerer innehåller kolkarbon-dubbelbindningar eller vinylmonomerer, såsom etylen, butadien, styren, akrylnitril, vinylklorid etc. Initiatorer av friradikalpolymerisation kan generera radikaler genom olika kemiska reaktioner, såsom termisk sönderdelning, redoxreaktioner, etc., för att initiera polymerisationsreaktionen. Några vanliga exempel på sådana initiatorer innefattar hydroperoxider, bikarbonatperoxid, peroxiestrar, azokomponenter, oorganiska vattenlösliga persulfater, väteperoxid etc.

Ett exempel på kedje-tillväxtpolymerisation genom ringöppning till polykaprolakton

referenser:

Robert J. Young och Peter A. Lovell, Introduktion till polymerer (2011), 3^rd Upplaga, CRC Press, USA.

Bruce, R.G., Dalton, W.K., Neely, J.E. och Kibbe, R.R, Modern Materials and Manufacturing Process (2004), 3^rd Edition, Repro India Ltd, Indien.

Image Courtesy:

"Step-growth polymerization" Av Chem538grp5w09 - Egent arbete (Public Domain) via Commons Wikimedia

"Polykaprolaktonsyntes" Av V8rik på engelska Wikipedia (CC BY-SA 3.0) via Wikimedia Commons