Аддитивный полимер - это полимер, который образуется путем простого связывания мономеров без совместного образования других продуктов. Добавление полимеризации отличается от конденсационной полимеризации , который делает совместно генерировать продукт, как правило , воду. [1] [2] Аддитивные полимеры могут быть образованы цепной полимеризацией , когда полимер образуется путем последовательного добавления мономерных единиц к активному центру в цепной реакции , или полиприсоединением , когда полимер образуется в результате реакций присоединения между частицами. всех степеней полимеризации. Аддитивные полимеры образуются путем повторного добавления некоторых простых мономерных звеньев. Обычно полимеры представляют собой ненасыщенные соединения, такие как алкены, щелочи и т. Д. Аддитивная полимеризация в основном протекает по свободнорадикальному механизму. Свободнорадикальный механизм аддитивной полимеризации завершается тремя этапами, т. Е. Инициированием свободных радикалов, развитием цепи, обрывом цепи.
Полиолефины
Многие обычные аддитивные полимеры образуются из ненасыщенных мономеров (обычно имеющих двойную связь C = C). [3] Наиболее распространенными аддитивными полимерами являются полиолефины, то есть полимеры, полученные путем превращения олефинов (алкенов) в длинноцепочечные алканы. Стехиометрии проста:
- n RCH = CH 2 → [RCH-CH 2 ] n
Это превращение может быть вызвано множеством катализаторов, включая свободные радикалы , кислоты , карбанионы и комплексы металлов .
Примерами таких полиолефинов являются полиэтилены , полипропилен , ПВХ , тефлон , каучуки Buna , полиакрилаты , полистирол и PCTFE .
Сополимеры
Когда два или более типов мономеров подвергаются аддитивной полимеризации, полученный полимер представляет собой аддитивный сополимер. Обертка Saran , образованная в результате полимеризации винилхлорида и винилиденхлорида , представляет собой аддитивный сополимер. [4]
Полимеризация с раскрытием кольца
Полимеризация с раскрытием кольца является аддитивным процессом, но имеет тенденцию давать полимеры, подобные конденсации, но следует стехиометрии аддитивной полимеризации. Например, полиэтиленгликоль образуется при открытии колец этиленоксида :
- HOCH 2 CH 2 OH + n C 2 H 4 O → HO (CH 2 CH 2 O) n + 1 H
Нейлон 6 (разработанный в нарушение патента на найлон 6,6 ) производится путем аддитивной полимеризации, но по химическому составу напоминает типичные полиамиды.
Дополнительные контрасты с конденсационными полимерами
Одно универсальное различие между типами полимеризации - это увеличение молекулярной массы за счет различных способов распространения. Аддитивные полимеры быстро образуют высокомолекулярные цепи, при этом остается много мономера. Поскольку аддитивная полимеризация имеет быстрорастущие цепи и свободный мономер в качестве реагентов, а конденсационная полимеризация происходит поэтапно между мономерами, димерами и другими более мелкими растущими цепями, влияние текущего размера молекулы полимера на продолжающуюся реакцию существенно отличается в эти два случая. Это оказывает важное влияние на распределение молекулярных масс или полидисперсность готового полимера.
Биоразложение
Аддитивные полимеры обычно химически инертны , так как содержат сильные связи CC. По этой причине они не поддаются биологическому разложению и их трудно перерабатывать. Напротив, конденсационные полимеры, как правило, более легко поддаются биологическому разложению, поскольку их основные цепи содержат более слабые связи.
История
Первый полезный аддитивный полимер был случайно получен в 1933 году химиками ICI Реджинальдом Гибсоном и Эриком Фосеттом . Они проводили серию экспериментов, в которых участвовали органические соединения в реакции при высоких температурах и высоких давлениях. Они поставили эксперимент по реакции этена с бензальдегидом в надежде получить кетон . Они оставили реакционный сосуд на ночь, а на следующее утро обнаружили небольшое количество белого воскообразного твердого вещества. Позже было показано, что это твердое вещество - полиэтилен .
Термин «аддитивная полимеризация» не одобряется IUPAC (Международный союз чистой и прикладной химии), который рекомендует альтернативный термин « цепная полимеризация» .
Рекомендации
- ^ Введение в полимеры 1987 RJ Young Chapman & Hall ISBN 0-412-22170-5
- ^ Д. Маргерисон; GC Восток; Дж. Э. Спайс (1967). Введение в химию полимеров . Pergamon Press. ISBN 978-0-08-011891-8.
- ^ «Аддитивные полимеры» . Архивировано из оригинального 12 декабря 2012 года . Проверено 17 июля 2012 года .
- ^ Х. Стивен Стокер (1 января 2012 г.). Органическая и биологическая химия . Cengage Learning. п. 65. ISBN 978-1-133-10395-0. Проверено 17 июля 2012 года .
- ^ Пенчек, Станислав; Моад, Грэм (2008). «Глоссарий терминов, относящихся к кинетике, термодинамике и механизмам полимеризации (Рекомендации IUPAC 2008 г.)» (PDF) . Чистая и прикладная химия . 80 (10): 2163–2193. DOI : 10,1351 / pac200880102163 .
- Пол Дж. Флори (1953). Основы химии полимеров . Издательство Корнельского университета. п. 51. ISBN 978-0-8014-0134-3. Проверено 17 июля 2012 года .