ketjopolimerisaatioon

Ketjopolimerisaatio on polymerointimenetelmä, jossa monomeerit liittyvät toisiinsa ketjumaisesti ja kasvattavat pitkiä polymeeriketjuja. Reaktio etenee aktiivisen keskuksen kautta, joka syntyy aloitusvaiheessa ja pysyy aktiivisena useita lisäyksiä varten. Tämän seurauksena monomeerien lisäys tapahtuu kerrallaan ja polymerointi eroaa vaiheittaisesta polymerisaatiosta, jossa monomeerien reaktiot voivat tapahtua useissa vaiheissa.

Keskeisiä ketjopolimerisaation tyyppejä ovat radikaalinen, anioninen, kationinen sekä koordinatiivinen ketjopolimerisaatio. Radikaalinen ketjopolimerisaatio on yleisin ja soveltuu moniin vinyylimonomeereihin; aloittajina käytetään radikaaleja muodostavia aineita, kuten peroksideja tai azo-alkuuttajia. Anioninen ketjopolimerisaatio hyödyntää vahvoja aloitusreaktioita organolitium-yhdisteillä ja voi tuottaa korkeaa molekyylipainoa sekä alhaista polydispersiteettiä tietyissä olosuhteissa. Kationinen ketjopolimerisaatio tarvitsee vahvoja happamapohjaisia tai Lewis-yhdisteisiin perustuvia katalyyttejä ja soveltuu erityisesti tietyille vinileenomomeereille. Koordinatiivinen ketjopolimerisaatio tapahtuu pääasiassa metallikatalyyttien avulla ja on keskeinen polyolefiinien valmistuksessa sekä monien kopolymeerien synteesissä.

Living-ketjopolimerisaatio tarkoittaa kontrolloitua ketjopolimerisointia, jossa ketjun kasvu voidaan pysäyttää ja aloittaa uudelleen. Tähän ryhmään kuuluvat menetelmät kuten RAFT, ATRP ja NMP, joiden avulla voidaan hallita molekyylipainoa, jakautumista ja ketjujen rakennetta sekä mahdollistaa kopolymerointi ja monipuoliset rakenteet.

Käyttökohteet vaihtelevat muoveista ja elastomeereistä kopolymeereihin ja nanokomposiitteja varten. Tyypillisiä esimerkkejä ovat polystyreeni, polyvinyylikloridi, PMMA sekä erilaiset kopolymeerit ja Block-polymeerit. Ketjopolimerisaatio on teollisuuden keskeinen menetelmä monien muovien ja korkealaatuisten materiaalien tuotannossa, mutta sitä rajoittavat herkkyys epäpuhtauksille ja reaktion hallinnan haasteet.