stappolymerisatie

Stappolymerisatie, ook wel step-growth polymerisatie genoemd, is een mechanisme waarbij polymeerketens ontstaan door reacties tussen moleculen met twee of meer reactieve functionele groepen. De groei van de keten gebeurt stap voor stap doordat moleculen elkaar op verschillende momenten kunnen raken. In tegenstelling tot kettingpolymerisatie, waarbij lange ketens worden opgebouwd door een actief centraal reageren, kunnen bij stappolymerisatie moleculen van uiteenlopende grootte met elkaar reageren, wat leidt tot lineaire polymeren maar ook tot netwerken afhankelijk van de functionele groepen.

Typen en voorbeelden: Veel stappolymerisaties vallen onder condensatiepolymerisatie, waarbij vaak een klein molecuul zoals water of methanol vrijkomt bij elke reactiestap, bijvoorbeeld bij de vorming van polyesters en polyamiden. Polyurethaan-netwerken ontstaan vaak via koppeling van di-isocyanaten met diolen of diamines, wat eveneens tot netwerken kan leiden. De mate van vernetting hangt af van de functionaliteit van de monomeren; monomeren met drie of meer functionele groepen kunnen leiden tot gelvorming.

Kinetiek en moleculaire massa: Voor difunctionele monomeren volgt de klassieke Carothers-relatie dat de gemiddelde ketellengte toeneemt naarmate een groter aandeel functionele groepen reageert. Naarmate de reactie vordert (hogere p), stijgt de moleculaire massa, totdat, bij multifunctionele monomeren, een gelpunt kan optreden volgens Flory-Stockmayer-theorie. De reactiviteit en stoichiometrie zijn cruciaal voor de uiteindelijke molecular weight en de aard van het materiaal (lineair vs. gegoten netwerk).

Processen en toepassingen: Stappolymerisatie vereist often verwijdering of vermindering van bijproducten en een nauwkeurige afstemming van de stoichiometrie van de reactanten. Toepassingen omvatten kunststoffen zoals polyesters, polyamiden en polyurethaan-gebaseerde materialen, waaronder vezel-, verpakking- en coatingsystemen. Het mechanisme biedt flexibiliteit voor het ontwerpen van zowel elastische als veerkrachtige netwerken.