21.15: Polimerización de crecimiento escalonado: descripción general

La polimerización por crecimiento escalonado o condensación es una reacción gradual de monómeros bi o multifuncionales para formar polímeros de cadena larga. Como todos los monómeros son reactivos, la mayoría de los monómeros se consumen en las primeras etapas de la reacción para formar pequeñas cadenas de oligómeros reactivos, que luego se combinan para formar largas cadenas de polímeros en las últimas etapas. Por lo tanto, la reacción tiene que transcurrir durante mucho tiempo para lograr polímeros con un alto peso molecular.

Muchos polímeros naturales y sintéticos se producen mediante polimerización de crecimiento escalonado, incluidos poliésteres, poliéteres, uretanos y poliamidas.

Según el tipo de monómeros involucrados, existen polímeros de tipo AABB o tipo ABAB. Los monómeros AA y BB con los mismos grupos funcionales en ambos extremos participan en la formación de polímeros tipo AABB. Por ejemplo, el poli(tereftalato de etileno) o PET se forma mediante la reacción entre los monómeros glicol y ácido tereftálico.

Mientras que los polímeros tipo ABAB se forman a partir de monómeros AB con dos grupos funcionales diferentes en ambos extremos. El ácido 6-aminohexanoico es un monómero de tipo AB con un grupo funcional amina y ácido en cada extremo. Se autocondensa para formar nailon 6, un polímero tipo AB. En ambos casos, el grupo funcional de A reacciona exclusivamente con el de B y viceversa para formar un nuevo enlace covalente.

La polimerización de crecimiento escalonado ofrece varias ventajas sobre la polimerización de crecimiento en cadena; por ejemplo, no se requiere ningún iniciador para iniciar la polimerización y no existen reacciones de terminación. Sin embargo, normalmente se requieren tiempos de reacción prolongados para lograr altos grados de conversión y altos pesos moleculares.

La condensación escalonada de monómeros para formar polímeros se conoce como polimerización de crecimiento escalonado.

En este proceso de polimerización, los monómeros reaccionan primero para formar los dímeros, que luego forman trímeros o tetrámeros, seguidos de la formación de oligómeros y, finalmente, polímeros.

Dado que cada paso de polimerización está asociado con la pérdida de pequeñas moléculas en forma de agua o HCl, también se conoce como polimerización por condensación.

Los monómeros involucrados en la polimerización de crecimiento escalonado deben tener dos grupos funcionales para la unión.

Dependiendo del tipo de grupos funcionales presentes en cada extremo, los monómeros pueden ser de tipo A-A, B-B o A-B.

Los monómeros de tipo A-A y B-B se condensan para dar polímero de tipo (A-A-B-B)_n.

Los monómeros de tipo A-B tienen dos grupos funcionales diferentes en cada extremo. Estos monómeros se autocondensan para formar un polímero de tipo (A-B)_n.