Kettingpolymerisatie

Kettingpolymerisatie is een polimerisatieproces waarbij polymeren ontstaan door de opeenvolgende toevoeging van monomeren aan een actief eindcentrum van een groeiende polymeerketen. Hierbij blijft er doorgaans geen kleiner uitgangsmolecuul achter en worden lange moleculaire ketens opgebouwd uit herhaalde eenheden van de monomeren. Het begrip geldt vooral voor vinylmonomeren zoals etheen, styreen en acrylonitril.

Mechanismen: Kettingpolymerisatie kent verschillende typen, waaronder vrije-radicaal, anionisch, kationisch en ringopening metathese. Bij vrije-radicaal polymerisatie wordt een initiator geactiveerd tot radicalen die monomeren toevoegen en zo de keten laten groeien; beëindiging vindt meestal plaats door combinatie, disproportionering of kettingoverdracht. Anionische polymerisatie gebruikt carbanionen en kan vaak living-karakter hebben, wat betrouwbare indicates voor lengte en eindgroepen mogelijk maakt. Kationische polymerisatie berust op carbocationen en is gevoelig voor onzuiverheden en water. Ringopening metathese (ROMP) gebruikt cyclische monomeren die via herverdeling van bindingen polymeren vormen.

Kinetiek en eigenschappen: De snelheid van kettingpolymerisatie hangt af van de snelheid van activering en propagatie, onder meer Rp = kp [M] [R•]. De moleculaire gewichtverdeling is bij conventionele radicale polymerisatie vaak breed (polydispersity index circa 2). Gecontroleerde radicale polymerisatie (CRP) methoden zoals ATRP, RAFT en NMP kunnen Đ verkleinen en living-achtige eigenschappen geven, waardoor de lengtes en eindgroepen beter beheersbaar zijn.

Toepassingen en vergelijking: Kettingpolymerisatie levert hoge moleculaire gewichten snel op en onderscheidt zich van stapelpolymerisatie, waarbij begrijpelijkerwijs condensatiereacties en afgifte van kleinmoleculen voorkomen. Belangrijke kunststoffen zoals polyethyleen, polystyreen, polymethylmethacrylaat en polyvinylchloride ontstaan via kettingpolymerisatie en vormen een kerncomponent van de kunststofindustrie en gespecialiseerde materialen.