Polymerisatie

Monomeren

Dit zijn eenvoudige moleculen van dezelfde chemische verbinding die polymerisatie ondergaan. Dergelijke moleculen moeten aan bepaalde criteria voldoen:

1. Ze moeten meerdere bindingen bevatten, meestal dubbele bindingen, die kunnen worden verbroken en als gevolg daarvan twee elektronen vrijgeven waardoor nieuwe bindingen kunnen worden gevormd.
2. Ze moeten twee reactieve functionele groepen in hun structuur bevatten.

Een mer is het kleinste, zich herhalende deel van de polymeerketen. De algemene vergelijking van de polymerisatiereactie heeft de volgende notatie: _{MONOMEER POLYMEER MER}

Soorten polymerisatie

De reactie die de vorming van polymeren mogelijk maakt, kan worden geclassificeerd op basis van het mechanisme. Dus op basis van het mechanisme kan men onderscheiden:

• keten polymerisatie,
• polyadditie,
• condensatie polymerisatie.

Keten polymerisatie

Meestal is het een radicale reactie die alleen optreedt bij monomeren die meerdere bindingen bevatten die tijdens het breken radicalen kunnen genereren. Deze radicalen kunnen worden gecombineerd tot lange ketens. De reactie bestaat uit herhaalde aanhechting van monomeren aan dezelfde actieve plaats. Deze reactie moet altijd worden geïnitieerd door chemicaliën die het vermogen hebben om een ​​lichtkwantum te produceren als gevolg van thermisch verval of redoxreacties van hoogenergetische radicalen met een korte levensduur en slechte resonantiestabilisatie. Met deze methode wordt een groot deel van de op industriële schaal geproduceerde polymeren (>70%van de vinylpolymeren) verkregen. De voordelen zijn: hoge efficiëntie, eenvoudige technologie, hoge weerstand tegen vervuiling, mogelijkheid om een ​​algemeen beschikbaar oplosmiddel te gebruiken – water, evenals de mogelijkheid om de kinetiek van het proces gemakkelijk te voorspellen. De kettingpolymerisatiereactie is onderverdeeld in verschillende fasen: initiatie, voortplanting – ketenverlenging, ketenoverdracht en beëindiging. Naast radicaalpolymerisatie kan het ketenmechanisme ook anionisch of kationisch zijn. In het geval van anionische polymerisatie, bijv. in vinylmonomeren, wordt het inductieve effect van de substituenten gebruikt . Een groep die in staat is elektronen aan te trekken, kan een positieve lading induceren die aanwezig is op aangrenzende atomen vanwege de sterkere binding van het elektronenpaar van de dubbele obligatie. In het geval van kationische polymerisatie is het noodzakelijk om monomeren te gebruiken met inbegrip van een donordeel, bijvoorbeeld vinylethers.

Polyadditie

Ook bekend als geleidelijke polymerisatie, is het proces gebaseerd op de herschikking van atomen tussen monomeren met de vorming van bijproducten, net als in het geval van ketenpolymerisatie. Het is echter geleidelijk van aard.

Condensatie polymerisatie

Het is een type reactie dat alleen voorkomt bij monomeren met ten minste twee functionele groepen die kunnen reageren waarbij een bijproduct vrijkomt , meestal in de vorm van water. Er zijn twee mogelijke soorten van dergelijke condensatie. Heteropolycondensatie – als het monomeer twee verschillende functionele groepen bevat die met elkaar reageren, of homopolycondensatie – als het monomeer uit twee identieke functionele groepen bestaat. Ze kunnen alleen reageren met een comonomeer, dwz het tweede monomeer dat in de reactie aanwezig is en dat andere functionele groepen bevat.

Classificatie van polymeren op basis van fysische en chemische eigenschappen

1. Elastomeren – zeer flexibele, rubberachtige polymeren met het vermogen om meerdere keren uit te rekken en terug te keren naar hun oorspronkelijke afmetingen, bijv. verknoopt polybutadieen.
2. Duromers – uitstekende bouwmaterialen. Hun belangrijkste eigenschappen zijn: hardheid, gebrek aan flexibiliteit en een zeer hoge mechanische sterkte. Zwaar smeltende polymeren uit deze groep worden duroplasten genoemd. Ze omvatten bijvoorbeeld bakeliet en epoxyharsen.
3. Plastomeren – ook wel thermoplasten genoemd, zijn iets minder rigide dan duromeren. Na het smelten is het mogelijk om ze te verwerken, maar herhaalde thermische behandeling heeft een nadelig effect op hun mechanische en functionele eigenschappen. Deze groep polymeren omvat polyethyleen , polypropyleen , methylpolymethacrylaat, enz.

Classificatie van polymeren op basis van herkomst

1. Natuurlijke polymeren zijn polyverbindingen die in de natuur voorkomen. Ze kunnen direct of na wijziging worden gebruikt. De meest gebruikte zijn: a) natuurlijk rubber – polyisopreen, dat, wanneer het wordt onderworpen aan een zwavelvulkanisatieproces, de productie mogelijk maakt van rubber (ongeveer 3%zwavel) dat wordt gebruikt in verschillende pakkingen, banden, speelgoed, flexibele stoffen en huishoudelijke items, en Eboniet (ongeveer 25-30%zwavel) gebruikt in accubakken, chemische apparaten en isolatiematerialen. b) Polysacchariden – zoals ribose, glucose, fructose, zetmeel en cellulose. Dit zijn gemakkelijk te gebruiken materialen gemaakt van monosacchariden gebonden door een glycosidische binding. Cellulose wordt gebruikt bij de productie van papier , kleefstoffen of rayon, en zetmeel wordt in vrijwel elke industrie gebruikt, inclusief textiel, farmaceutica en cosmetica. c) eiwitten – hun monomeren staan ​​bekend als α-aminozuren, zoals glycine, cysteïne en fenylalanine. Ze zijn de fundamentele bestanddelen van alle levende organismen en hebben verschillende biologische functies. Aminozuurresiduen zijn verbonden door peptidebindingen . Ze worden voornamelijk gebruikt in de voedingsindustrie en in de geneeskunde.

2. Kunstmatige polymeren zijn door de mens gemaakte verbindingen die worden verkregen door chemische synthese. Polymerisatie kan plaatsvinden door een kettingreactie, polyadditie en polycondensatiemechanismen. Voorbeelden zijn: a) kettingpolymeren , zoals: polyethyleen dat wordt gebruikt bij de productie van films, verpakkingen of speelgoed, polypropyleen dat wordt gebruikt in isolatiematerialen, waterleidingen en carrosserie-onderdelen, evenals polyvinylchloride dat wordt gebruikt bij de productie van vloerbedekkingen, elektrische isolatiematerialen, deuren en ramen. b) synthetische rubbers , waaronder polybutadieen dat wordt gebruikt in pakkingen, latexverven en kleefstoffen, en polychloropreen dat wordt gebruikt in reddingsvlotten, duikpakken en banden die worden gebruikt voor fysiotherapiedoeleinden. c) polyadditiepolymeren , bijvoorbeeld polyurethanen die worden gebruikt in de meubel-, auto- en schoenenindustrie, evenals epoxyharsen die worden aangetroffen in laminaten, kleefstoffen en verschillende soorten composieten die worden gebruikt in de luchtvaart, de auto-industrie en de scheepsbouw. d) condensatiepolymeren , bijv. polyesters die het meest worden gebruikt als PET, dwz poly(ethyltereftalaat) voor de productie van schalen, flessen, verpakkingen en vezels, polyamiden, voornamelijk nylon, veel gebruikt als onderdeel van kousen, panty’s, touwen, tandenborstels en Kevlar, polycarbonaten zijn transparante thermoplasten met zeer goede mechanische eigenschappen, vaak gebruikt voor lagen die glasbreukbestendig maken, helmen en cd/dvd’s, fenoplasten voornamelijk gebruikt als bakeliet, aminoplasten en siliconen.

Lees ook over emulsiepolymerisatie .