21.15: Polimerização por Crescimento em Etapas: Visão Geral

A polimerização por crescimento em etapas ou por condensação é uma reação em etapas de monômeros bi ou multifuncionais para formar polímeros de cadeia longa. Como todos os monômeros são reativos, a maioria dos monômeros é consumida nos estágios iniciais da reação para formar pequenas cadeias de oligômeros reativos, que então se combinam para formar longas cadeias poliméricas nos estágios finais. Portanto, a reação deve prosseguir por um longo tempo para obter polímeros de alto peso molecular.

Muitos polímeros naturais e sintéticos são produzidos por polimerização por crescimento em etapas, incluindo poliésteres, poliéteres, uretanos e poliamidas.

Com base no tipo de monômeros envolvidos, existem polímeros do tipo AABB ou ABAB. Os monômeros AA e BB, com os mesmos grupos funcionais em ambas as extremidades, estão envolvidos na formação de polímeros do tipo AABB. Por exemplo, o poli(tereftalato de etileno) ou PET é formado pela reação entre os monômeros glicol e ácido tereftálico.

Já os polímeros do tipo ABAB são formados a partir de monômeros AB com dois grupos funcionais diferentes em cada extremidade. O ácido 6-aminohexanoico é um monômero do tipo AB com uma amina e um grupo funcional ácido em cada extremidade. Ele sofre autocondensação para formar o nylon 6, um polímero do tipo AB. Em ambos os casos, o grupo funcional de A reage exclusivamente com o grupo B, e vice-versa, para formar uma nova ligação covalente.

A polimerização por crescimento em etapas oferece diversas vantagens sobre a polimerização por crescimento em cadeia; por exemplo, nenhum iniciador é necessário para iniciar a polimerização e as reações de terminação estão ausentes. No entanto, são tipicamente necessários longos tempos de reação para atingir altos graus de conversão e elevados pesos moleculares.

A condensação gradual de monômeros para formar polímeros é conhecida como polimerização por crescimento gradual.

Nesse processo de polimerização, os monômeros reagem para formar primeiro os dímeros, que depois formam trímeros ou tetrâmeros, seguidos pela formação de oligômeros e, eventualmente, polímeros.

Como cada etapa de polimerização está associada à perda de pequenas moléculas na forma de água ou HCl, também é conhecida como polimerização por condensação.

Os monômeros envolvidos na polimerização em etapas de crescimento devem ter dois grupos funcionais para ligação.

Dependendo do tipo de grupos funcionais presentes em cada extremidade, os monômeros podem ser do tipo A-A, B-B ou A-B.

Os monômeros do tipo AA e BB condensam-se para dar um polímero do tipo (AABB) _n.

Os monômeros do tipo AB têm dois grupos funcionais diferentes em cada extremidade. Esses monômeros sofrem autocondensação para formar um polímero do tipo (AB) _n.