vaiheenpolimerisaation

Vaiheenpolimerisaatio on polymerisaation muoto, jossa kasvu tapahtuu monomeerien funktionaalisten ryhmien välisten reaktioiden kautta. Rakenteen rakennuspalikat voivat olla monomeereja, oligomeerejä ja pitkiä polymeeriketjuja, ja suuret molekyylipainot saavutetaan vasta suurten konversioiden alettua. Vaiheenpolimerisaatiossa ei ole välttämätöntä, että reaktio etenee samalla tavalla koko ajan; jokainen funktionaalinen ryhmä voi reagoida jonkun toisen ryhmän kanssa, ja reaktiot voivat tapahtua useassa vaiheessa.

Käytännössä vaiheenpolimerisaatio jaetaan usein kondensaatiopolimerisaatioihin, joissa reaktiossa vapautuu pienmolekyylimolekyylejä (esimerkiksi vesi tai methanoli). Tällöin molekyylipaino kasvaa konversion myötä ja poistuva pienmolekyyliyhdiste auttaa siirtämään reaktiota eteenpäin. Toisinaan puhutaan polyadditioista, joissa kasvu tapahtuu ilman merkittävää pieniä sivytuotteita, mutta silti keskeistä on vaiheittainen yhdistäminen funktionaalisilla ryhmillä.

Kinetiikassa ja kinetiikan kokeissa voidaan hyödyntää Carotherin yhtälöä, joka kuvaa bifunktionaalisten monomeerien tapauksessa prosentin konversiota p ja keskimääräistä polymerointipituutta DPn: DPn = 1/(1 − p). Tämä korostaa sen, että suuria polymeeripituuksia syntyy vasta, kun konversio on korkea. Vaiheenpolimerisaatio on keskeinen monien kestomuovien, kuten polyestersien ja polyamidi- sekä polyuretaani-tyyppisten materiaalien, valmistuksessa.

Esimerkkejä ovat polyesterit, polyamidit ja polyuretaanit, joista useimmat syntetisoidaan kondensaatiopolimerisaatioilla tai niihin liittyvillä polyadditioreaktiomuodoilla. Verrattuna ketjupolymerisaatioon, vaiheenpolimerisaatiossa korkeaa molekyylipainoa edellyttää usein suurempi konversio, ja reaktioyhteisöt voivat johtaa verkostorakenteisiin tai kiinteisiin polymerihin.

Mittauksissa käytetään kuten konsentraatiota, viskositeetti- ja GPC-analyysiä sekä funktionaalisten ryhmien päätyneitä määrityksiä end-group-tarkastelujen avulla. Vaiheenpolimerisaatio on olennaista monien teknisten ja arkipäiväisten muovien valmistuksessa, tarjoten kestävyyttä ja muotoilua monipuolisille sovelluksille.