A polimerização
Step-growth e chain-growth são as principais classes de mecanismos de reacção de polimerização. O primeiro é muitas vezes mais fácil de implementar mas requer um controlo preciso da estequiometria. O segundo proporciona de forma mais fiável polímeros de elevado peso molecular, mas só se aplica a certos monómeros.
Passo-crescimentoEditar
Em polimerização por etapas (ou por etapas) de crescimento, pares de reagentes, de qualquer comprimento, combinam-se em cada etapa para formar uma molécula de polímero mais longa. A massa molar média aumenta lentamente. Cadeias longas só se formam tardiamente na reacção.
P>Passo de polímeros de crescimento são formados por etapas de reacção independentes entre grupos funcionais de unidades monómeras, geralmente contendo heteroátomos tais como azoto ou oxigénio. A maioria dos polímeros de crescimento em etapas são também classificados como polímeros de condensação, uma vez que uma pequena molécula como a água se perde quando a cadeia do polímero é alongada. Por exemplo, as cadeias de poliésteres crescem por reacção de grupos de álcool e ácido carboxílico para formar elos de ésteres com perda de água. Contudo, há excepções; por exemplo, os poliuretanos são polímeros de crescimento escalonado formados a partir de monómeros bifuncionais de isocianato e álcool) sem perda de água ou outras moléculas voláteis, e são classificados como polímeros de adição em vez de polímeros de condensação.
P>Os polímeros de crescimento escalonado aumentam o peso molecular a um ritmo muito lento em conversões mais baixas e atingem pesos moleculares moderadamente elevados apenas em conversões muito elevadas (isto é, >95%). A polimerização em estado sólido para permitir poliamidas (por exemplo, nylons) é um exemplo de polimerização em fase de crescimento.
Chain-growthEdit
Na polimerização de crescimento em cadeia (ou cadeia), a única etapa da reacção de extensão em cadeia é a adição de um monómero a uma cadeia de crescimento com um centro activo como um radical livre, catião, ou anião. Quando o crescimento de uma cadeia é iniciado pela formação de um centro activo, a propagação em cadeia é geralmente rápida através da adição de uma sequência de monómeros. Cadeias longas são formadas desde o início da reacção.
P>Polimerização de crescimento em cadeia (ou polimerização de adição) envolve a ligação de monómeros insaturados, especialmente contendo ligações duplas de carbono-carbono. A ligação pi é perdida pela formação de uma nova ligação sigma. A polimerização de crescimento em cadeia envolve o fabrico de polímeros tais como polietileno, polipropileno, policloreto de vinilo (PVC), acrilato. Nestes casos, os alcenos RCH=CH2 são convertidos em alcanos de elevado peso molecular (-RCHCH2-)n (R = H, CH3, Cl, CO2CH3).
Outras formas de polimerização de crescimento em cadeia incluem a polimerização de adição catiónica e a polimerização de adição aniónica. Um caso especial de polimerização de crescimento em cadeia leva a uma polimerização viva. A polimerização Ziegler-Natta permite um controlo considerável da ramificação do polímero.
Diversos métodos são utilizados para manipular as taxas de iniciação, propagação e terminação durante a polimerização em cadeia. Uma questão relacionada é o controlo da temperatura, também chamada gestão do calor, durante estas reacções, que são frequentemente altamente exotérmicas. Por exemplo, para a polimerização do etileno, são libertados 93,6 kJ de energia por mole de monómero.
A forma como a polimerização é conduzida é uma tecnologia altamente evoluída. Os métodos incluem polimerização por emulsão, polimerização em solução, polimerização em suspensão, e polimerização por precipitação. Embora a dispersão do polímero e o peso molecular possam ser melhorados, estes métodos podem introduzir requisitos de processamento adicionais para isolar o produto de um solvente.
PhotopolimerizationEdit
Reacções de fotopolimerização são polimerizações de crescimento em cadeia que são iniciadas pela absorção de luz visível ou ultravioleta. A luz pode ser absorvida directamente pelo monómero reagente (fotopolimerização directa), ou então por um fotossensibilizador que absorve a luz e depois transfere energia para o monómero. Em geral apenas a etapa de iniciação difere da da polimerização térmica normal do mesmo monómero; as etapas subsequentes de propagação, terminação e transferência em cadeia mantêm-se inalteradas.Na fotopolimerização por etapas, a absorção da luz desencadeia uma reacção de adição (ou condensação) entre dois comómeros que não reagem sem luz. Um ciclo de propagação não é iniciado porque cada etapa de crescimento requer a assistência da luz.
Fototopolimerização pode ser usada como processo fotográfico ou de impressão, porque a polimerização só ocorre em regiões que tenham sido expostas à luz. O monómero não reagido pode ser removido de regiões não expostas, deixando uma imagem polimérica em relevo. Várias formas de impressão 3D – incluindo estereolitografia camada por camada e absorção de dois fotões – utilização de fotopolimerização 3D – utilização de fotopolimerização.
P>Polimerização de múltiplos fotões utilizando impulsos simples foram também demonstradas para o fabrico de estruturas complexas utilizando um dispositivo digital de micromirror.