Polimerització

Polimerització del poliestirè

La polimerització és el procés industrial pel qual s'obté un polímer a partir de la repetició d'un component base (monòmer). En els polímers sintètics, el producte base acostuma a ser un component lleuger (olefines) que experimenta una repetició de n vegades.

Els polímers són productes d'alta massa molecular, propietat que els concedeix la característica de ser materials plàstics.^[1]

Història

L'objectiu primer de la polimerització era la imitació dels polímers vegetals tals com la fusta i reduir, així, la tala d'arbres en les èpoques immediatament posteriors a la revolució industrial. Actualment, davant la insostenibilitat dels polímers sintètics, es torna a buscar els polímers vegetals, tals com la canya.

S'han aconseguit múltiples utilitats i variants de polímers tot ampliant la capacitat de mercat.

Variants

Les variants més conegudes de polímer sintètic són:

• polietilè (PE)
  • polietilè d'alta densitat (HDPE)
  • polietilè de baixa densitat (LDPE)
  • polietilè lineal de baixa densitat (LLDPE)
  • polietilè teraftalat (PET)
• polipropilè (PP)
• polibutadiè (PBD)
• poliuretà
• clorur de polivinil (PVC)
• polièster
• poliestirè (PS)
• poliestirè expandible (poliexpan)
• polietilenglicol (PEG)
• polipropilenglicol (PPG)
• poliamida (PA)

I els polímers naturals més coneguts són:

• Proteïnes
• Fusta
• Cautxú

Tipus de cadena

Les cadenes polimèriques poden ser de tres tipus:

• Lineal: els monòmers s'organitzen un darrere l'altre linealment
• Embrancat (Branched): el polímer creix en forma d'arbre, amb branques i branquillons
• Entrecreuat (Cross-Linked): els polímers s'entrecreuen entre ells formant reixes polimèriques

Copolímers

Els polímers formats per diversos monòmers són anomenats copolímers.

Si un polímer està format per dos monòmers (A i B), el component final podrà prendre les configuracions a continuació:

• Bloc (Block): -AAAAAABBBBBB-
• Alternat (Alternating): -ABABABABABAB-
• Aleatori (Random): -AABAAABBBABA-

Tipus de reaccions

Es pot dividir la polimerització en dos tipus de polimerització:

• Polimerització escalada (Step Polymerisation): reaccions de condensació. Requereixen monòmers polifuncionals.
• Polimerització per cadena (Chain Polymerisation): reaccions d'addició. Requereixen iniciador.^[2]

Polimerització escalada

L'esquema típic de la polimerització escalada és:

${\displaystyle 2M=P_{1}+A}$

${\displaystyle M+P_{1}=P_{2}+A}$

${\displaystyle ...}$

${\displaystyle M+P_{n}=P_{n+1}+A}$

Polimerització per cadena

L'esquema típic de la polimerització per cadena és:

${\displaystyle I+M=R_{1}}$

${\displaystyle M+R_{1}=R_{2}}$

${\displaystyle ...}$

Polimerització escalada de radical lliure

L'esquema típic de la polimerització per cadena és:

• Iniciació:

${\displaystyle I_{2}=2I}$

${\displaystyle I+M=R_{1}}$

• Propagació:

${\displaystyle R_{n}+M=R_{n+1}}$

• Transferència de cadena:

${\displaystyle R_{n}+M=P_{n}+R_{1}}$

• Terminació:

${\displaystyle R_{n}+R_{m}=R_{m+n}}$

Referències

1. Young, Robert J. Introduction to polymers. Repr. London: Chapman and Hall, 1989. ISBN 978-0-412-22170-5. 
2. The IUPAC Compendium of Chemical Terminology: The Gold Book (en anglès). 4. Research Triangle Park, NC: International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC), 2019. DOI – version: 2.3.2. 10.1351/goldbook.c00958 – version: 2.3.2.. 

1. Young, Robert J. Introduction to polymers. Repr. London: Chapman and Hall, 1989. ISBN 978-0-412-22170-5.
2. Eintrag zu chain polymerization. In: IUPAC (Hrsg.): Compendium of Chemical Terminology. The “Gold Book”. doi:10.1351/goldbook.C00958 – Version: 2.3.2.