Полимеризация

Полимериза́ция (др.-греч. πολυμερής — состоящий из многих частей) — процесс образования высокомолекулярного вещества (полимера) путём многократного присоединения молекул низкомолекулярного вещества (мономера, олигомера) к активным центрам в растущей молекуле полимера. Молекула мономера, входящая в состав полимера, образует т.наз. мономерное звено. Элементный состав (молекулярные формулы) мономера и полимера приблизительно одинаков.

Обычно мономерами являются соединения, содержащие кратные связи, которые способны, раскрываясь, образовывать новые связи с другими молекулами, обеспечивая рост цепей.

Механизм полимеризации обычно включает в себя ряд связанных стадий:

• инициирование — зарождение активных центров полимеризации;
• рост (продолжение) цепи — процесс последовательного присоединения молекул мономеров к центрам;
• передача цепи — переход активного центра на другую молекулу;
• разветвление цепи — образование нескольких активных центров из одного;
• обрыв цепи — гибель активных центров.

 Виды полимеризации

В основу классификации полимеризации могут быть положены различные признаки:

• число типов молекул мономеров:
  • гомополимеризация — полимеризация одинаковых мономеров;
  • сополимеризация — полимеризация двух и более разных мономеров.

• природа активного центра и механизм процесса:
  • радикальная полимеризация — активными центрами являются свободные радикалы;
  • ионная полимеризация — активные центры ионы или поляризованные молекулы;

• фазовое состояние мономеров:
  • газофазная полимеризация;
  • жидкофазная полимеризация;
  • твердофазная полимеризация.

• структура области, в которой сосредоточены активные центры:
  • объемная полимеризация — полимеризация во всем объёме мономера;
  • фронтальная полимеризация — полимеризация в узком распространяющемся фронте;
  • эмульсионная полимеризация — полимеризация на поверхности высокодиспергированных частиц мономера в эмульсии.

• способ инициирования:
  • фотополимеризация;
  • термическая полимеризация;
  • радиационная полимеризация и др..

• структурные особенности полученного полимера:
  • стереорегулярная полимеризация — полимеризация с образованием полимеров с упорядоченной пространственной структурой;

• технологические особенности полимеризации:
  • полимеризация при высоком давлении и др..

• химическая природа мономеров:
  • полимеризация олефинов и др..

В основе химических превращений полимеров лежит замена одних функциональных групп на другие, что проходит без изменения степени полимеризации.

 Исторические данные

Полимеризация была открыта ещё в середине XIX века, практически одновременно с выделением первых способных к полимеризации мономеров (стирола, изопрена, винилхлорида, метакриловой кислоты и др.). Однако суть полимеризации как цепного процесса образования истинных химических связей между молекулами мономера была понята лишь в 20—30-е гг. XX века благодаря работам Г. Штаудингера, С. В. Лебедева, Б. В. Бызова, К. Циглера. В 1922 химик Штаудингер доказал, что полимеры представляют собой соединения, состоящие из больших молекул, атомы которых связаны между собой ковалентными связями.