Reakcja polimeryzacji — przebieg

Reakcja polimeryzacji to łączenie się wielu jednakowych cząsteczek w długi łańcuch. Substraty nazywa się monomerami, a produkt polimerem.

Na czym polega

Cząsteczki monomeru muszą zawierać wiązanie wielokrotne, które ulega rozerwaniu. Uwolnione wiązania łączą kolejne cząsteczki w łańcuch, bez odłączania jakiejkolwiek części.

Polimeryzacja jest więc szczególnym przypadkiem addycji. Odróżnia ją skala — łączą się nie dwie cząsteczki, lecz tysiące.

Przykłady

• Eten — polietylen, folie i opakowania
• Propen — polipropylen, sprzęt AGD
• Chlorek winylu — polichlorek winylu, rury i wykładziny
• Styren — polistyren, styropian
• Tetrafluoroeten — teflon, powłoki nieprzywierające

Polimeryzacja a polikondensacja

Przy polikondensacji łączeniu towarzyszy odłączenie prostej cząsteczki, najczęściej wody. Tak powstają poliestry, poliamidy oraz w organizmach białka i celuloza.

Kluczowa różnica to obecność produktu ubocznego. W polimeryzacji masa polimeru równa się sumie mas monomerów, a w polikondensacji jest od niej mniejsza o masę odłączonych cząsteczek.

Polimery naturalne

Nie wszystkie polimery są tworzywami sztucznymi. Skrobia, celuloza, białka i kwasy nukleinowe to polimery występujące w przyrodzie, zbudowane odpowiednio z cukrów, aminokwasów i nukleotydów.

Ta obserwacja porządkuje pojęcie: polimer to sposób budowy cząsteczki, a nie rodzaj materiału. DNA jest polimerem tak samo jak polietylen, choć pełni zupełnie inną funkcję i powstaje w inny sposób.

Problem odpadów

Trwałość polimerów syntetycznych, będąca ich zaletą użytkową, jest zarazem przyczyną problemu z odpadami. Wiązania w łańcuchu rozkładają się bardzo powoli.

Recykling polega zwykle na przetopieniu, przy którym łańcuchy ulegają skróceniu i materiał traci część właściwości. Dlatego tworzywo przetworzone trafia najczęściej do wyrobów o niższych wymaganiach, a nie z powrotem do tego samego zastosowania.

Warunki reakcji

Polimeryzacja wymaga zwykle inicjatora, podwyższonej temperatury albo ciśnienia. Inicjator rozpoczyna proces, tworząc pierwszą reaktywną cząstkę, która przyłącza kolejne monomery.

Warunki decydują też o właściwościach produktu. Ten sam monomer daje polietylen o różnej gęstości i wytrzymałości zależnie od sposobu prowadzenia reakcji — stąd oznaczenia takie jak folia o dużej i małej gęstości.

Oznaczenia tworzyw

• PE — polietylen, PP — polipropylen
• PVC — polichlorek winylu
• PS — polistyren, PET — poliester butelkowy

Symbole te umieszcza się na opakowaniach wraz z numerem w trójkącie, co ułatwia segregację odpadów. Różne tworzywa wymagają odrębnego przetwarzania, bo przetopione razem dają materiał o nieprzewidywalnych właściwościach.