Полимеризация

Полимеризация – это реакция образования полимеров путем последовательного соединения молекул мономера друг с другом при помощи перестройки ковалентных связей. Полимеризация характерна, главным образом, для соединений с кратными (двойными или тройными) связями или циклических соединений. В процессе полимеризации происходит разрыв кратных связей или раскрытие циклов в молекулах мономеров с последующим возникновением химических связей между этими молекулами с образованием полимеров. По числу участвующих мономеров различают гомополимеризацию (один вид мономера) и сополимеризацию (два и более видов мономеров).

Полимеризация – самопроизвольный экзотермический процесс (Δ G < 0; Δ H < 0), так как разрыв двойных связей ведет к уменьшению энергии системы. Однако без внешних воздействий (инициаторов, катализаторов и т.д.) полимеризация протекает очень медленно.

По механизму различают катионную, анионную и радикальную полимеризацию. Процесс полимеризации протекает в несколько стадий. На первой стадии под действием катализатора происходит инициирование, в результате чего происходит разрыв кратной связи или раскрытие цикла с образованием активной частицы (при катионной полимеризации – катиона, при анионной – аниона, при радикальной – свободного радикала). Образовавшаяся частица последовательно присоединяет другие молекулы мономера, вызывая рост цепи. При рекомбинации двух растущих цепей или за счет присоединения свободного радикала к концу цепи происходит обрыв цепи и реакция полимеризации прекращается.

Рассмотрим несколько примеров полимеризации:

nCH₂=CH₂ ® (–CH₂–CH₂–)_n

этилен полиэтилен

nCF₂=CF₂ ® [–CF₂–CF₂–]_n

тетрафторэтилен политетрафторэтилен (тефлон, фторопласт)

пропилен полипропилен

этиленоксид полиэтиленоксид

nCH₂=CH–CH=CH₂ ® [–CH₂–CH=CH–CH₂–]_n

бутадиен полибутадиен (бутадиеновый каучук)

nCH₂=CHCl → (–CH₂–CHCl–)_n

винилхлорид поливинилхлорид

 

Реакция сополимеризации: