askelpolymeroitumiselle

Askepolymeroituminen, suomeksi askelpolymeroituminen, on polymeerien muodostumismekanismi, jossa kasvu tapahtuu vaiheittain reagoivien ryhmien monien molekyylien välillä. Jokainen reaktio voi liittyä jo olemassa olevien oligomerien tai monomeerien väliin, eikä koko ketjuja “koodata” kerralla. Tämä eroaa tyypillisesti ketjupolymeroitumisesta, jossa kasvua tapahtuu pitkälti lisäämällä uusia monomeerejä yhteen suureen ketjuun.

Monomeerien on oltava vähintään kaksi reaktiivista ryhmää, jotka voivat reagoida keskenään. Prosessi etenee konversiosta p, joka kasvaa ajan myötä; korkeampi p johtaa suurempiin molekyylipainoihin. Teoreettiset yhteydet, kuten Carothersin suhde DPn = 1/(1−p), kuvaavat ideaalitilanteen, jossa koko massa nousee tasaisesti, mutta todellisuudessa lopullinen keskimääräinen molekyylipaino riippuu myös monomeerien reaktiivisuudesta ja funktionaalisuudesta.

Usein askelpolymeroituminen on kondensaatioprosessi, jossa sivutuotteita kuten vettä, metanolia tai suolahappoa poistuu reagoivien ryhmien välisestä reaktiosta. Poistaminen nopeuttaa polymeroitumista ja mahdollistaa korkeampien molekyylipainojen saavuttamisen.

Esimerkkejä askelpolymeroitumisella valmistettavista materiaaleista ovat polyesters, polyamidit ja polyuretaneet. Monomeerien fluoriteet voivat johtaa lineaarisiin, haarautuneisiin tai verkostoituneisiin rakenteisiin riippuen funktionaalisuudesta. Näiden materiaalien ominaisuudet, kuten sitkeys, lämpötilakesto ja mekaaninen kestävyys, määräytyvät pitkälti monomeerien valinnan ja polymeroitumisreaktion hallinnan kautta.

Käytännön sovelluksiin kuuluvat polyesterit (esim. PET), polyamidit (nylon) ja polyuretaanit, joita käytetään esimerkiksi pakkauksissa, tekstiileissä, pinnoitteissa ja eristemateriaaleissa.