vaihepolimerisaatiossa

Vaihepolimerisaatio on polymerointimenetelmä, jossa monomeerien reagoivat ryhmät reagoivat toistuvasti ja polymeriketju kasvaa vaiheittain. Alussa muodostuu oligomeerejä, jotka edelleen reagoivat toistensa kanssa suuremmiksi molekyyleiksi. Kasvu ei siis tapahdu yhdellä pitkäkestoisella ketjulla, vaan useiden pienempien reagointivaiheiden kautta.

Yleisimmät vaiheenpolimerisaatiot ovat polycondensaatiot, joissa reaktiossa poistuu pienmolekyyliä kuten vesi tai metanoli. Monomeerien funktionaalisuus vaikuttaa siihen, kuinka laajasti kytkennät ja verkostoituminen ovat mahdollisia. Toisaalta polyadditiossa liittyminen tapahtuu ilman varsinaista pienmolekyylin poistoa. Molemmat mekanismit voivat johtaa joko pitkien ketjujen syntyyn tai verkostoitumiseen riippuen monomeerien f-asteesta ja stoikiometriasta.

Kinetiikassa reagoivien ryhmien määrä pienenee reaktion edetessä. Ideaalissa tapauksessa, difunktionaalisille monomeereille, Carothersin yhtälö DPn = 1/(1-p) kuvaa keskimääräistä polymerin pituutta, missä p on reagointien osuus. DP kasvaa, kun p lähestyy 1, mutta korkeampi funktionaalisuus ja epäoptimaalinen stoikiometria voivat johtaa verkostoitumiseen ja geeliintymiseen.

Esimerkkejä vaiheenpolimerisaation sovelluksista ovat polyesterit (esim. PET), polyamidit (nylonit) ja polyuretaanit. PET muodostuu di- tai difunktionaalisista dioksidiaineista poistamalla vettä (tai metanolia); nylontuotteet syntyvät di- ja diamineja sekä di- tai diacid-yhdisteistä. Polyuretaanituotteet muodostuvat diisoksyyaineista reagointina diolien tai diamienien kanssa. Vaihepolimerisaation avulla voidaan saavuttaa sekä kytkettyjä sekä verkostoituneita rakenteita riippuen reaktio-olosuhteista ja stoikiometriasta.