21.10: 라디칼 사슬 성장 중합: 연쇄 분지

라디칼 중합으로 합성된 고분자의 골격 구조는 항상 분지형입니다. 예를 들어, 라디칼 중합으로 인한 에틸렌의 중합은 심하게 분지된 골격 구조를 갖는 저밀도 등급의 폴리에틸렌을 생성합니다. 여기서 라디칼 부위는 성장하는 사슬에서 수소를 추출하고, 라디칼 부위는 끝(1차 탄소 중심)에서 성장하는 사슬 내의 임의의 위치(2차 탄소 중심)로 이동합니다. 그 결과 추정 부위부터 체인 끝까지의 사슬 부분이 분리됩니다.

분자간 수소 추출 과정에서 라디칼 부위는 성장하는 다른 폴리머 사슬에서 수소를 추출하고 사슬 성장을 종료합니다. 수소가 제거된 다른 사슬에서 새로운 가지가 자랍니다. 그림 1은 분자간 수소 추출과 그에 따른 고분자 사슬 중간에서의 사슬 성장을 보여줍니다.

Figure 1: 분자간 수소 추출(상단) 및 단량체에 새로 형성된 라디칼 부위의 후속 추가(하단).

라디칼 부위는 분자 내 수소 추출 과정에서 동일한 성장 사슬에서 수소를 추출합니다. 분기의 길이는 라디칼 사이트와 추상화 사이트 사이의 거리에 따라 달라집니다. 분자 내 1,5-수소 추출은 사이클로헥산의 의자 형태와 유사한 상대적으로 안정적인 6원 전이 상태로 인해 자주 발생합니다. 생성된 부틸 분지는 분지형 중합체에서 흔히 발견됩니다. 그림 2는 분자 내 수소 추출과 부틸 가지의 형성을 보여줍니다.

Figure 2: 분자 내 수소 추출(상단) 및 단량체에 새로 형성된 라디칼 부위의 후속 추가(하단).

일반적으로 분자 내 수소 추출은 분자간 수소 추출보다 가능성이 더 높습니다. 또한, 짧은 사슬 가지가 긴 사슬 가지보다 더 일반적입니다. 사슬의 끝 부분에 더 쉽게 접근할 수 있기 때문입니다.

급진적 사슬 성장 중합은 항상 분지 중합체로 이어집니다. 예를 들어, 에틸렌의 자유 라디칼 중합은 무거운 분기를 가진 저밀도 폴리에틸렌을 생성합니다.

자유 라디칼 중합 중에 반응성이 높은 라디칼은 비라디칼 탄소에서 수소를 추출할 수 있습니다. 이 추상화는 분자 내(즉, 동일한 고분자 사슬) 또는 분자 간, 즉 다른 성장 또는 종결 사슬일 수 있습니다.

수소 추출이 라디칼 부위의 α 탄소에서 멀리 떨어진 종결된 사슬 또는 성장하는 사슬의 어느 곳에서나 발생하는 경우, 전파 부위는 추상화 사슬의 끝에서 고분자 사슬 내의 해당 지점으로 이동합니다. 이것은 사슬 분기로 이어집니다.

추상화 부위와 사슬의 가장 가까운 끝 사이의 거리는 고분자 사슬에서 분기의 크기를 결정합니다.

분자 내 사슬 분지화에서 1,5-수소 추출은 시클로헥산의 의자 형태와 유사한 비교적 안정적인 6원 전이 상태 때문에 선호됩니다. 따라서, 생성 된 중합체는 부틸 분기를 갖는다.

• Radical Polymerization – This refers to an example of polymerization that results in a branched structure.
• Branched Polymer – This is the skeletal structure of polymers, derived from radical polymerization, which is heavily branched.
• Hydrogen Abstraction – The process by which hydrogen is removed from a growing polymer chain, causing the formation of a new branch.
• Monomer – The raw material or building block that joins together to form a polymer.
• Chains in Polymer – These refer to the successive sequence of monomers in polymers.

• Define Radical Polymerization – It's a process causing branched structure (e.g., branched polymer).
• Contrast Intermolecular vs Intramolecular Hydrogen Abstraction – These are two processes where the former results in termination of chain growth and the latter results in branch formation (e.g., butyl branch).
• Explore Polymer Branching – It's a scenario where a polymer chain forms branches (e.g., branching in chemistry).
• Explain Chain Growth Mechanism in Polymers – It discuses the way polymers grow in length.
• Apply Branching Concept in Polymers – This relates to the formations of branches on the chain of polymers.

• How is a branched polymer formed through radical polymerization?
• What is the difference between intermolecular and intramolecular hydrogen abstraction?
• What effect does branching have on the structure of polymers?

• Students - Understanding Chain Growth Polymerization enhances comprehension of complex chemical processes.
• Educators – Comprehensive view about Polymer Branching aids in teaching about polymers.
• Researchers - Study of Radial Polymerization provides valuable data for polymer science.
• Science Enthusiasts - Knowledge about Intramolecular Abstraction adds value to the understanding of chemical processes.