Polimerizazio-erreakzio motak

Erreakzio-motari begiratuz gero, bi talde nagusi dauzkagu: adizio-erreakzioak eta kondentsazio-erreakzioak.

Adizio-erreakzioak

Adizio-erreakzioetan, gehienetan, lotura bikoitz baten gaineko erreakzioa gertatzen da. Lehen urrats batean lotura bikoitza apurtu egiten da (nahiz homolisi bidez zein heterolisi bidez) zerbaiten eraginez, adibidez, hasarazlearen eraginez, beroaren eraginez, erradiazio baten eraginez eta abar. Ondoren, zabalik dagoen lotura bikoitz horrek beste monomero baten loturari eraso egingo dio, eta horrela jarraituko du aurrera, katea hazten doan bitartean. Kateari amaiera emateko modu bat baino gehiago dago, baina nagusia hazten ari diren bi kate aurrez aurre elkarrekin topatzea da. Aipatutako urrats ezberdinak (hastea, hedatzea eta amaitzea) ez dira bata bestearen ondoren soilik gertatzen, hau da, erreakzio-ontzian hasten ari diren kateekin batera, hedatzen ari diren beste batzuk egongo dira eta amaitu edo hiltzen diren beste batzuk. Adizio-erreakzio gehienak kate-erreakzioak dira, hau da, behin monomero bat aktibatu ondoren (hasarazlearen eraginez, beroaren eraginez...) monomeroa erantsiko zaio, kate-erreakzio bati jarraituz.

Adizio-erreakzioa

Kate-erreakzio hauek erradikalen bidez edo ioien bidez gerta daitezke. Baina betiere, hastea, hedatzea eta amaitzea izango genituzke, amaierarik gabeko erreakzio bizietan izan ezik. Adibidez, amaierarik gabeko anioi-polimerizazioetan kateak ez dira berez amaitzen eta monomeroa agortutakoan, kateek bizirik jarraituko dute, monomero gehiago hartzeko prest. Polimerizazio-modu hau oso erabilia izan da pisu molekularraren banaketa estuko laginak lortzeko (kate guztiak ia batera hasi eta denbora bera daukatelako hazteko), bloke-kopolimeroak lortzeko (lehenengo monomeroa agortutakoan beste bat gehituz) eta abar.

Kondentsazio-erreakzioak

Kondentsazio-erreakzioetan, aldiz, kimika organikoko funtzio-taldeen arteko erreakzio arruntak gertatuko dira, hau da, azidoen eta alkoholen arteko erreakzioa, azidoen eta aminen arteko erreakzioa eta abar. Erreakzio hauen ondorioz molekula organiko arrunta osatu beharrean, polimero bat lortzeko, ezinbestekoa da abiapuntu diren monomeroek edo erreaktiboek funtzio-talde bat baino gehiago izatea gutxienez, hau da, diazido eta dialkohol bat, edo diazido eta diamina bat, edo aminoazido bat...

Kondentsazio-erreakzioa

Kondentsazio-erreakzioetan ez dira hastea, hedatzea eta amaitzea bereizten, erreakzioaren hasiera-hasieratik monomero guztiak erreakzionatzeko gai baitira, eta erreakzioak aurrera jarraituko baitu, printzipioz, funtzio-talde guztiak amaitu arte (egoera hipotetikoa eraztun itxurako kate bakarra izango litzateke). Beraz, ikuspegi zinetikotik kondentsazio-erreakzioak etapaka gertatzen diren polimerizazio-erreakzioak dira.

Polimerizazio-prozesuen egoera fisikoa

Baina erreakzioa bera nola gertatzen den kontuan izateaz gain, erreakzioa zein egoera fisikotan gertatzen den kontuan hartu behar da, egoera fisikoa nolakoa den, etekina eta lortuko den polimeroaren ezaugarriak oso ezberdinak izango baitira. Kasurik sinpleena erreakzio-ontzian beharrezko monomero, hasarazle eta antzerako katalizatzaileak soil-soilik daudenean izango da. Polimerizazio honi masan gertatutako polimerizazio esaten zaio (ingelesez, bulk delakoa), eta baditu arazoak prozesua neurri industrialean gertatzea nahi baldin bada. Polimerizazio-erreakzio asko eta asko exotermikoak izan ohi dira, eta erreakzioa gertatu ahala, sistema berotzen joango da eta erreakzioaren trukaera edo aurrerapena handi samarra denean, likatasuna handia izango denez, arazoak egon ohi dira beroa ongi xahutu eta sistemaren tenperatura kontrolatzeko. Horrexegatik, masan gertatutako polimerizazioak ez dira gehiegi erabiltzen industrian, eta gehiago dira laborategietan egindako esperimentuak.

Beste mota interesgarri bat erreakzioa disoluziotan gertatzen denekoa da. Horretarako erabili beharreko disolbatzaileak eratzen joango den polimeroarekin nahaskorra izan behar du; gehienetan aukera bakarra disolbatzaile organikotara jotzea da. Disolbatzailea erabiltzeak tenperatura kontrolatzeko aukera ematen du, sistemaren likatasuna txikiagoa izango denez, sistema erabilerrazagoa izango da, eta hainbat kasutan erreakzioari amaiera emateko beste modu bat izan daiteke, transferentziazko erreakzioak gerta baitaitezke hazten ari diren kateen eta disolbatzailearen artean. Disoluziotan egindako polimerizazio-prozesuetan, lortutako polimeroa hutsik, egoera puruan erabili nahi izanez gero, erreakzioa amaitutakoan polimeroa garbitu egin beharko da, eta hainbat erabileratarako garbiketa hori oso astuna gerta daiteke.

Polimerizazio-prozesuen artean talde garrantzitsua sistema heterogeneoek osatzen dutena da, hain zuzen ere. Kasu hauetan sistemaren tenperatura ongi kontrolatu eta likatasuna ere handiegia ez izateko, “disolbatzaile merke” bat erabili ohi da, ura, hain zuzen ere. Oraingoan, gure erreakzio-sistema ez da homogeneoa izango, normalean polimeroak ez baitira uretan disolbagarriak. Bi adibide ditugu, esekidurazko polimerizazioa (PVC lortzeko erabilia) eta emultsiotan gertatutakoa. Bietan erabiliena emultsiozko polimerizazioa da. Erreakzio-ontzian monomeroa, hasarazlea, substantzia tentsoaktiboak eta ura izango ditugu nagusiki. Agente tentsoaktiboari esker mizelak deiturikoak eratuko dira, eta polimerizazio-erreakzioa nagusiki mizeletan gertatuko da. Emultsiotan lortutako polimeroak, normalean, oso pisu molekular handikoak izaten dira. Emultsiotan lortutako polimeroak egoera puruan erabili nahi izanez gero, oso ongi garbitu beharko dira, itsatsita gera daitekeen urak ez baitu osasun-arazorik edo ekologikorik eragingo, baina bai polimeroaren propietate elektrikoak, adibidez, aldatuko. Aldiz, polimeroa erreakzio-ontzian lortu bezala erabil daiteke askotan, hau da, ontzitik ateratzen den latexa bere horretan erabili ohi da. Hauxe da pintura akrilikoen kasua.