21.15: Adım Büyümeli Polimerizasyon: Genel Bakış

Kademeli büyüme veya yoğunlaşma polimerizasyonu, iki veya çok işlevli monomerlerin uzun zincirli polimerler oluşturmak üzere adım adım reaksiyonudur. Tüm monomerler reaktif olduğundan, monomerlerin çoğu reaksiyonun erken aşamalarında tüketilerek küçük reaktif oligomer zincirleri oluşturulur ve bunlar daha sonra birleşerek geç aşamalarda uzun polimer zincirleri oluşturur. Bu nedenle, yüksek molekül ağırlıklı polimerler elde etmek için reaksiyonun uzun süre ilerlemesi gerekir.

Polyesterler, polieterler, üretanlar ve poliamidler dahil olmak üzere pek çok doğal ve sentetik polimer, kademeli büyüme polimerizasyonuyla üretilir.

İlgili monomerlerin türüne bağlı olarak AABB tipi veya ABAB tipi polimerler vardır. Her iki ucunda aynı fonksiyonel gruplara sahip olan AA ve BB monomerleri, AABB tipi polimerlerin oluşturulmasında rol oynar. Örneğin poli(etilen tereftalat) veya PET, glikol monomerleri ile tereftalik asit arasındaki reaksiyonla oluşturulur.

ABAB tipi polimerler ise her iki ucunda iki farklı fonksiyonel grup bulunan AB monomerlerinden oluşur. 6-Aminheksanoik asit, her iki ucunda bir amin ve bir asit fonksiyonel grubu bulunan AB tipi bir monomerdir. AB tipi bir polimer olan naylon 6'yı oluşturmak için kendi kendine yoğunlaşmaya uğrar. Her iki durumda da A'nın fonksiyonel grubu yalnızca B'yle reaksiyona girer ve bunun tersi de yeni bir kovalent bağ oluşturur.

Adım büyümeli polimerizasyon, zincir büyümeli polimerizasyona göre çeşitli avantajlar sunar; örneğin polimerizasyonu başlatmak için herhangi bir başlatıcıya gerek yoktur ve sonlandırma reaksiyonları yoktur. Bununla birlikte, yüksek dönüşüm derecelerine ve yüksek moleküler ağırlıklara ulaşmak için genellikle uzun reaksiyon süreleri gerekir.

Polimerler oluşturmak için monomerlerin kademeli olarak yoğunlaştırılması, kademeli büyüme polimerizasyonu olarak bilinir.

Bu polimerizasyon işleminde, monomerler önce dimerleri oluşturmak için reaksiyona girer, bu daha sonra trimerler veya tetramerler oluşturur, ardından oligomerlerin ve nihayetinde polimerlerin oluşumu izler.

Her polimerizasyon adımı, su veya HCl formundaki küçük moleküllerin kaybı ile ilişkili olduğundan, yoğuşma polimerizasyonu olarak da bilinir.

Basamak büyüme polimerizasyonunda yer alan monomerler, bağlanma için iki fonksiyonel gruba sahip olmalıdır.

Her iki uçta bulunan fonksiyonel grupların tipine bağlı olarak, monomerler AA tipi, BB tipi veya AB tipi olabilir.

A-A ve B-B tipi monomerler yoğunlaşarak (A-A-B-B)_n tipi polimer verir.

A-B tipi monomerlerin her iki ucunda iki farklı fonksiyonel grup vardır. Bu monomerler, (AB)_n tipi bir polimer oluşturmak için kendi kendine yoğunlaşmaya uğrarlar.