Was ist radikalische Polymerisation?
Das Wort Polymer bedeutet "viele Einheiten" und bezieht sich auf einen chemischen Vorgang des Hinzufügens einer Einheit zu einer anderen - und so weiter - bis eine Kette der gewünschten Größe hergestellt wurde. Einige Polymerisationsreaktionen verwenden positiv geladene Kohlenstoffionen oder Carbokationen; während andere negativ geladene Kohlenstoffatome oder Carbanionen verwenden. Noch ein dritter Mechanismus löst die Aufgabe unter Verwendung von freien Radikalen, und der Prozess wird radikalische Polymerisation genannt. Freie Radikale sind Atome oder Molekülfragmente mit einem reaktiven ungepaarten Elektron, die zur Vergrößerung eines kleineren Moleküls verwendet werden können. Ein "Initiator" ist erforderlich, um die Reaktion bei der radikalischen Polymerisation zu starten.
Im Allgemeinen ist der Initiator ein Molekül mit einer schwachen chemischen Bindung, die sich gleichmäßig in Radikale aufspaltet, wobei jedes Fragment ein einzelnes Elektron wegnimmt, anstatt dass ein Fragment beide Elektronen empfängt und das andere keine. Mit ultraviolettem Licht belichtetes Chlorgas (Cl 2 ) spaltet sich in zwei Radikale auf, die jeweils als Cl ∙ bezeichnet werden, wobei ein Punkt das einzelne Elektron darstellt. Wenn sich dieses reaktive Radikal mit einem elektrisch neutralen organischen Molekül verbindet, entsteht ein größeres Radikal, das weiter reagieren kann und so weiter. Zusätzliche übliche Initiatoren umfassen organische Peroxide - mit einer - (OO) -Bindung - und Azoverbindungen - Verbindungen mit einer - (N = N) -Bindung.
Sobald die Reaktion gestartet ist, setzt sich die Ausbreitung der Reaktion fort, wobei die Anzahl der freien Radikale im wesentlichen konstant bleibt. Ein Beispiel hierfür ist die radikalische Polymerisation von Ethylengas mit einem organischen Peroxidinitiator, R-O-O-R. Eine geringe Menge Peroxid wird in seine Radikalkomponenten (R – O ∙) gespalten und in Ethylengas (CH 2 = CH 2 ) eingespeist. Die beiden reagieren, was zu einer Addition und dem Vorhandensein einer neuen Spezies führt (R-O-CH 2 -CH 2 ∙). Dieses ist selbst reaktiv und greift ein zweites Ethylengasmolekül an, um eine weitere größere Spezies (R-O-CH 2 -CH 2 CH 2 -CH 2 ∙) zu bilden. Schließlich wird die Reaktion gestoppt.
Obwohl die radikalische Polymerisationsreaktion an einem geeigneten Punkt gestoppt wird, gibt es natürliche Prozesse, die die Anzahl verfügbarer Radikalreaktionsteilnehmer verringern, bevor dieser Punkt erreicht ist. Eine davon nennt man "Kombination", das unbeabsichtigte Zusammenfügen von freien Radikalen. Im angeführten Beispiel ist 2 R-O-CH 2 -CH 2 → R-O-CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -OR. Eine andere Nebenreaktion ist die "Disproportionierung", bei der ein Radikal ein Wasserstoffatom von einem anderen Radikal abfängt, wie in R-O-CH 2 -CH 2 + CH 2 -CH 2 -OR → R-O-CH 2 CH 3 + CH 2 = CH-O-R. Das resultierende Polymer, Polyethylen, kann geschrieben werden - (CH 2 –CH 2 ) n -. Da zum Zeitpunkt der Beendigung der Reaktion nicht alle Produktketten im radikalischen Polymerisationsverfahren gleich lang sind, kann das Molekulargewicht als durchschnittliches Molekulargewicht oder als irgendeine Form der Molekulargewichtsverteilung angegeben werden.