ラジカル重合とは

ポリマーという言葉は「多くのユニット」を意味し、望ましいサイズのチェーンが生成されるまで、あるユニットを別のユニットに、別のユニットに追加するなどの化学プロセスを指します。 一部の重合反応では、正に帯電した炭素イオンまたはカルボカチオンが使用されます。 他のものは負に帯電した炭素原子、またはカルバニオンを使用しています。 まだ3番目のメカニズムは、フリーラジカルを使用してタスクを達成し、プロセスはラジカル重合と呼ばれます。 フリーラジカルは、より小さな分子のサイズを大きくするために使用できる反応性の不対電子を持つ原子または分子断片です。 フリーラジカル重合で反応を開始するには「開始剤」が必要です。

一般に、開始剤は弱い化学結合を持ち、ラジカルに均等に分かれる分子であり、各フラグメントは電子を受け取り、もう一方は電子を受け取らず、単一の電子を取り去ります。 紫外線にさらされた塩素ガス（Cl ₂ ）は2つのラジカルに分割され、それぞれがCl∙と表記されます。ドットは孤立電子を表します。 この反応性ラジカルが電気的に中性の有機分子と結合すると、より大きなラジカルが生成され、さらに反応します。 追加の一般的な開始剤には、有機過酸化物（–（O–O）–結合）とアゾ化合物（–（N = N）–結合を持つ化合物）が含まれます。

反応が開始されると、フリーラジカルの数は基本的に一定のまま、反応の伝播が続きます。 この一例は、有機過酸化物開始剤R–O–O–Rを使用したエチレンガスのラジカル重合に見られます。 少量の過酸化物が成分ラジカル（R–O∙）に分割され、エチレンガス（CH ₂ = CH ₂ ）に供給されます。 2つは反応し、その結果、新しい種（R–O–CH ₂ –CH ₂ ∙）が追加されて存在します。 これはそれ自体が反応性であり、2番目のエチレンガス分子を攻撃して、さらに別の大きな種（R–O–CH ₂ –CH ₂ CH ₂ –CH ₂ ∙）を生成します。 最終的に、反応は停止します。

ラジカル重合反応は便利な時点で停止しますが、その時点に到達する前に利用可能なフリーラジカル反応参加者の数を減らす自然なプロセスがあります。 これらの1つは「組み合わせ」と呼ばれ、フリーラジカルの意図しない結合です。 上記の例では、2 R–O–CH ₂ –CH ₂ ∙→R–O–CH ₂ –CH ₂ –CH ₂ –CH ₂ –O–Rです。 別の副反応は「不均化」で、R–O–CH ₂ –CH ₂ ∙+∙CH ₂ –CH ₂ –O–R→R–O–CH _2のように、あるラジカルが別のラジカルから水素原子を奪います。 CH ₃ + CH ₂ = CH–O–R。 得られたポリマー、ポリエチレンは、–（CH ₂ –CH ₂ ） _n –と書くことができます。 ラジカル重合プロセスの生成物連鎖のすべてが反応終了時に等しい長さになるわけではないため、分子量は平均分子量または分子量分布の何らかの形として与えられてもよい。