Welk type chemische reactie produceert een polymeer

Voordat we ons gaan bezighouden met het hoofdonderwerp: welk type chemische reactie produceert een polymeer, laten we eerst de basisprincipes van polymeer begrijpen.

Wat is een polymeer

Een polymeer is een stof die bestaat uit moleculen die zijn gerangschikt als zeer lange sequenties van een of meer soorten atomen of een groep van atomen die aan elkaar zijn gekoppeld door covalente bindingen. Polymeren worden beschouwd als macromoleculen vanwege hun massieve moleculaire massa. De groepen van atomen of moleculen die onderling verbonden zijn om een ​​polymeer te vormen zijn bekend als monomeren. Monomeren zijn dus de bouwstenen van polymeren.

De primaire bindingen in een polymeer zijn covalente bindingen. Bovendien kunnen er van der Waals-bindingen zijn. Covalente bindingen zijn sterker dan van der Waals-bindingen. Dus, depolymerisatie van een polymeer is vrij moeilijk, en het kan gaan om geavanceerde technieken.

Classificatie van polymeren

Polymeren worden op verschillende manieren geclassificeerd.

Gebaseerd op de soorten monomeren dat er polymeren worden gebouwd, er zijn twee soorten polymeren; (een) homo-, die zijn samengesteld door de polymerisatie van slechts één type monomeer, en (b) copolymeren, die worden gevormd door de polymerisatie van twee of meer soorten monomeren.

Gebaseerd op de aard van de polymeren, ze kunnen worden geclassificeerd als natuurlijke en synthetische polymeren. Een goed voorbeeld voor een natuurlijk polymeer is natuurlijke rubberlatex, die wordt verkregen uit de genoemde boom Hevea brasiliensis. Synthetische polymeren zijn synthetische polymeren onder gecontroleerde omstandigheden. Enkele voorbeelden van synthetische polymeren omvatten kunststof, neopreenrubber, siliconenrubber, isopreenrubber, enz.

Gebaseerd op de structuur, er zijn vier soorten polymeren: lineaire polymeren, cyclische polymeren, vertakte polymeren en netwerk polymeren.

De meest voorkomende classificatie van polymeren is op basis van hun chemische en fysische eigenschappen. Volgens deze classificatie worden polymeren gegroepeerd in thermoplasten, elastomeren en thermoharders. thermoplasten zijn de polymeren die bestaan ​​uit lineaire of vertakte polymeren; ze verzachten de onderwerping van warmte. Ze kunnen in elke vorm worden gegoten met behulp van verschillende vormtechnieken. elastomeren zijn de polymeren die een elastische aard hebben, waardoor ze hun oorspronkelijke dimensie snel kunnen herstellen wanneer de uitgeoefende spanning wordt vrijgegeven. thermoharders zijn de stijve polymeren die bestaan ​​uit sterk gecrosslinkte netwerken van polymeren. Deze polymeren kunnen niet opnieuw worden gevormd als ze zijn gevormd en degraderen bij het aanbrengen van warmte. 

Wat zijn biologisch afbreekbare polymeren

Wat is polymerisatie

Polymerisatie is het proces dat monomere moleculen aan elkaar koppelt tot lange ketens door een chemische reactie. Homopolymeren worden gevormd door homopolymerisatie, terwijl copolymeren worden gevormd door copolymerisatie. Ethyleenmonomeren ondergaan bijvoorbeeld homopolymerisatie om polyetheen te vormen, terwijl ethyleen- en propyleenmonomeren copolymerisatie ondergaan om poly (propyleen / ethyleen) [PP / PE] -copolymeer te vormen.

Welk type chemische reactie produceert een polymeer

De basisvereiste voor polymerisatie is het vermogen van monomeren om bindingen te vormen met andere monomeermoleculen. Er zijn verschillende soorten chemische reacties betrokken bij de polymeerindustrie om polymeren te vormen. Al deze reactietypen kunnen worden onderverdeeld in twee basiscategorieën, stap polymerisatie en ketenpolymerisatie.

Stap polymerisatie

Stappolymerisatie is een groeireactie. Bij stappolymerisatie vindt de groei van polymeerketens plaats door stapsgewijze reacties die plaatsvinden tussen elke twee moleculaire soorten. Tijdens stappolymerisatie neemt de polymerisatiegraad geleidelijk toe gedurende de reactie wanneer elk monomeermolecuul wordt omgezet in een dimeer, vervolgens in een trimeer en zo verder totdat zij de polymere macromoleculen vormen. Er zijn twee soorten polyreacties bij stappolymerisatie: polycondensatie en polyadditie. Polycondensatiereacties komen veel vaker voor dan polyadditie-reacties.

Een generieke weergave van een stapgroeipolymerisatie. (Enkele witte stippen stellen monomeren voor en zwarte ketens stellen oligomeren en polymeren voor)

Keten polymerisatie

Bij ketenpolymerisatie treedt de polymerisatiereactie alleen op met een monomeer dat is bevestigd aan een reactieve eindgroep en vereist gewoonlijk een initiator om de reactie te starten. De monomeren die worden gebruikt voor ketenpolymerisatie bevatten gewoonlijk dubbele bindingen, drievoudige bindingen of aromatische ringen. Deze reacties kunnen worden uitgevoerd met behulp van anionische mechanismen, kationische mechanismen, vrije-radicaalmechanismen en coördinatiemechanismen. Het type mechanisme wordt bepaald op basis van de chemische eigenschap van het gebruikte monomeer en de initiator. Het meest gebruikelijke mechanisme is radicale polymerisatie, waarbij monomeren dubbele koolstof-koolstofbindingen of vinylmonomeren zoals ethyleen, butadieen, styreen, acrylonitril, vinylchloride, enz. Bevatten. Initiatoren van vrije radicaalpolymerisatie kunnen radicalen genereren door verschillende chemische reacties zoals thermische ontleding, redoxreacties, etc., om de polymerisatiereactie te initiëren. Enkele veel voorkomende voorbeelden van dergelijke initiatoren omvatten hydroperoxiden, bicarbonaatperoxide, peroxyesters, azocompounds, anorganische in water oplosbare persulfaten, waterstofperoxide, enz..

Een voorbeeld van ketengroeipolymerisatie door ringopening voor polycaprolacton

Referenties:

Robert J. Young en Peter A. Lovell, Introduction to polymers (2011), 3^rd Editie, CRC Press, VS..

Bruce, R. G, Dalton, W.K., Neely, J.E. en Kibbe, R.R, Modern materials and manufacturing process (2004), 3^rd Editie, Repro India Ltd, India.

Afbeelding met dank aan:

"Stapsgewijze polymerisatie" door Chem538grp5w09 - Eigen werk (Public Domain) via Commons Wikimedia

"Polycaprolactone Synthesis" door V8rik op Engels Wikipedia (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia