21.15: Polimerizzazione a crescita graduale: panoramica

La polimerizzazione a crescita graduale o a condensazione è una reazione graduale di monomeri bifunzionali o multifunzionali per formare polimeri a catena lunga. Poiché tutti i monomeri sono reattivi, la maggior parte di essi viene consumata nelle prime fasi della reazione per formare piccole catene di oligomeri reattivi, che poi si combinano per formare lunghe catene polimeriche nelle fasi finali. Pertanto, la reazione deve procedere a lungo per ottenere polimeri ad alto peso molecolare.

Molti polimeri naturali e sintetici sono prodotti mediante polimerizzazione a crescita graduale, inclusi poliesteri, polieteri, uretani e poliammidi.

In base al tipo di monomeri coinvolti si distinguono polimeri di tipo AABB o di tipo ABAB. I monomeri AA e BB con gli stessi gruppi funzionali su entrambe le estremità sono coinvolti nella formazione di polimeri di tipo AABB. Ad esempio, il poli(etilene tereftalato) o PET è formato dalla reazione tra i monomeri glicole e l'acido tereftalico.

I polimeri di tipo ABAB sono formati da monomeri AB con due diversi gruppi funzionali su entrambe le estremità. L'acido 6-amminoesanoico è un monomero di tipo AB con un'ammina e un gruppo funzionale acido a ciascuna estremità. Subisce autocondensazione per formare nylon 6, un polimero di tipo AB. In entrambi i casi, il gruppo funzionale di A reagisce esclusivamente con quello di B e viceversa per formare un nuovo legame covalente.

La polimerizzazione a crescita graduale offre numerosi vantaggi rispetto alla polimerizzazione a catena; ad esempio, non è richiesto alcun iniziatore per avviare la polimerizzazione e sono assenti reazioni di terminazione. Tuttavia, in genere sono necessari tempi di reazione lunghi per ottenere alti gradi di conversione e elevati pesi molecolari.

La condensazione graduale dei monomeri per formare polimeri è nota come polimerizzazione a stadi.

In questo processo di polimerizzazione, i monomeri reagiscono per formare prima i dimeri, che poi formano trimeri o tetrameri, seguiti dalla formazione di oligomeri e infine polimeri.

Poiché ogni fase di polimerizzazione è associata alla perdita di piccole molecole sotto forma di acqua o HCl, è anche nota come polimerizzazione per condensazione.

I monomeri coinvolti nella polimerizzazione a stadi devono avere due gruppi funzionali per il legame.

A seconda del tipo di gruppi funzionali presenti a ciascuna estremità, i monomeri possono essere di tipo A-A, B-B o A-B.

I monomeri di tipo A-A e B-B si condensano per dare il polimero di tipo (A-A-B-B_)n.

I monomeri di tipo A-B hanno due diversi gruppi funzionali a ciascuna estremità. Questi monomeri subiscono autocondensazione per formare un polimero di tipo (A-B)_n.