21.15: Polymérisation par croissance échelonnée : aperçu

La polymérisation par croissance ou condensation par étapes est une réaction par étapes de monomères bi ou multifonctionnels pour former des polymères à longue chaîne. Comme tous les monomères sont réactifs, la plupart des monomères sont consommés dès les premiers stades de la réaction pour former de petites chaînes d’oligomères réactifs, qui se combinent ensuite pour former de longues chaînes polymères aux derniers stades. Par conséquent, la réaction doit se dérouler pendant une longue période pour obtenir des polymères de poids moléculaire élevé.

De nombreux polymères naturels et synthétiques sont produits par polymérisation par croissance progressive, notamment les polyesters, les polyéthers, les uréthanes et les polyamides.

Selon le type de monomères impliqués, il existe des polymères de type AABB ou de type ABAB. Les monomères AA et BB possédant les mêmes groupes fonctionnels aux deux extrémités participent à la formation des polymères de type AABB. Par exemple, le poly(téréphtalate d'éthylène) ou PET est formé par la réaction entre les monomères glycol et l'acide téréphtalique.

Alors que les polymères de type ABAB sont formés de monomères AB avec deux groupes fonctionnels différents aux deux extrémités. L'acide 6-aminohexanoïque est un monomère de type AB avec une fonction amine et un groupe fonctionnel acide à chaque extrémité. Il subit une auto-condensation pour former du nylon 6, un polymère de type AB. Dans les deux cas, le groupe fonctionnel de A réagit exclusivement avec celui de B et vice versa pour former une nouvelle liaison covalente.

La polymérisation par croissance échelonnée offre plusieurs avantages par rapport à la polymérisation par croissance en chaîne ; par exemple, aucun initiateur n'est requis pour démarrer la polymérisation et les réactions de terminaison sont absentes. Cependant, des temps de réaction longs sont généralement nécessaires pour atteindre des degrés de conversion élevés et des poids moléculaires élevés.

La condensation par étapes des monomères pour former des polymères est connue sous le nom de polymérisation par étapes.

Dans ce processus de polymérisation, les monomères réagissent pour former d’abord les dimères, qui forment ensuite des trimères ou des tétramères, suivis de la formation d’oligomères et enfin de polymères.

Étant donné que chaque étape de polymérisation est associée à la perte de petites molécules sous forme d’eau ou de HCl, elle est également connue sous le nom de polymérisation par condensation.

Les monomères impliqués dans la polymérisation par étapes doivent avoir deux groupes fonctionnels pour la liaison.

Selon le type de groupes fonctionnels présents à chaque extrémité, les monomères peuvent être de type A-A, de type B-B ou de type A-B.

Les monomères de type A-A et B-B se condensent pour donner un polymère de type (A-A-B-B_)n.

Les monomères de type A-B ont deux groupes fonctionnels différents à chaque extrémité. Ces monomères subissent une auto-condensation pour former un polymère de type (A-B)_n.