Polymerizace
Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Polymerizace je chemická reakce, při které z malých molekul (monomerů) vznikají vysokomolekulární látky (polymery). Dělí se podle mechanismu na polymerizaci radikálovou, iontovou, polyinzerci, polykondenzaci a polyadici. Podle způsobu provedení se dělí např. na blokovou, roztokovou, suspenzní, emulzní. Stereospecifickou se nazývá polymerizace, při níž vznikají prostorově pravidelně uspořádané makromolekuly. Radiační polymerizace je iniciována ozářením monomerů.
Polymerizace je základní reakce pro výrobu plastů, syntetických kaučuků a umělých vláken. Uplatňuje se při výrobě a využití laků, polyesterů, laminátů a v lékařství. Polymerizace se vyskytuje též v procesech v živé přírodě, např. při biosyntéze polysacharidů a proteinů.
Polymerizace lze dělit i na řetězové a neřetězové podle způsobu narůstání makromolekulárních řetězců během syntézy.
Pokud se při polymerizaci používá pouze jeden monomer, jde o homopolymerizaci, pokud je monomerů více, jedná se o kopolymerizaci. Výsledkem kopolymerizace dvou monomerů může být podle podmínek statistický kopolymer (oba monomery se v řetězci střídají náhodně), alternující kopolymer (oba monomery se v řetězci střídají pravidelně), případně i blokový kopolymer (oba monomery tvoří delší souvislé úseky řetězce).
Obsah |
[editovat] Základní druhy polymerizace
[editovat] Řetězové polymerizace
Nenasycené monomery (monomery s dvojnými vazbami) se otevíráním dvojných vazeb napojují na jeden konec polymerního řetězce, aniž se uvolňuje vedlejší produkt. Polymerizaci zahajuje látka zvaná iniciátor, případně produkt jejího rozkladu. Růst řetězce se označuje jako propagace, jeho ukončení jako terminace. Řetězovou polymerizací se vyrábí např. polystyren, polyethylen, polypropylen, polyvinylchlorid, polymethylmethakrylát a další běžné plasty.
Styren a butadien jsou jediné monomery, které jsou schopny polymerizace všemi typy růstových center. Podle chemické povahy růstového centra (místa, kde růst polymerního řetězce pokračuje připojením dalšího monomeru) jde o následující polymerizace:
[editovat] Radikálová
Iniciátor bývá aktivován teplotou, světlem nebo změnou pH. Při aktivaci vznikají radikály. Mezi nejznámější iniciátory patří N,N-azobis(isobutyronitril) (AIBN).
[editovat] Iontová
Polymerizace může probíhat kationtovým nebo aniontovým mechanismem.
Jedině kationtovým mechanismem lze připravit polyisobutylen. Kationtový iniciátor: např. HClO4
Aniontové iniciátory: např. sodík, butyllithium, alkoholáty alkalických kovů, voda
[editovat] Iontově-koordinační
Vývoj těchto katalyzátorů byl důležitý hlavně pro syntézu nenasycených polyenu (polypropylen, vysokomolekulární polyethylen), protože tyto polymery nejdou vyrobit žádným jiným postupem. Vývoj těchto katalyzátorů začal po druhé světové válce objevem heterogenních Ziegler-Nattových katalyzátorů. V současné době existují tzv. metaloceny, pomoci kterých probíhá polymerizace v homogenní fázi.
[editovat] Stupňovité polymerizace
[editovat] Polykondenzace
Monomery nesou nejméně dvě funkční skupiny, které spolu reagují za uvolnění vedlejšího produktu, např. vody. Ze dvou monomerů tím nejprve vznikne dimer, dále trimer, atd., postupně tak spojováním monomerů vzniká polymer. Jde o polymerizaci neřetězovou. Pokud nese aspoň jeden monomer více než dvě funkční skupiny, vzniká místo lineárního polymeru polymer trojrozměrný. Polykondenzací se vyrábí např. polyamidy, polyestery, polykarbonáty nebo fenoplasty.
[editovat] Polyadice
Probíhá podobně jako polykondenzace, tedy reakcí funkčních skupin monomerů, ale neuvolňuje se při ní vedlejší produkt a pouze se přesunují atomy vodíku. Příkladem je příprava polyurethanu reakcí dvojfunkčních alkoholů s diisokyanáty.
