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.

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.

Polimerització escalada

L'esquema típic de la polimerització escalada és:

$2M=P_1+A$

$M+P_1=P_2+A$

$...$

$M+P_n=P_{n+1}+A$

Polimerització per cadena

L'esquema típic de la polimerització per cadena és:

$I+M=R_1$

$M+R_1=R_2$

$...$

Polimerització escalada de radical lliure

L'esquema típic de la polimerització per cadena és:

• Iniciació:

$I_2=2I$

$I+M=R_1$

• Propagació:

$R_n+M=R_{n+1}$

• Transferència de cadena:

$R_n+M=P_n+R_1$

• Terminació:

$R_n+R_m=R_{m+n}$

Referències

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