Ang pag-unlad ng polymerization ng hakbang-hakbang
Ang paglaki ng hakbang na polimerisasyon ay karaniwang nagaganap sa pagitan ng mga monomer na naglalaman ng mga functional na pangkat na umepekto sa mataas na ani upang makabuo ng mga bagong pag-andar. Ang mga halimbawa ng mga kagamitang tulad ng mga carcarylic acid, na tumutugon sa mga alkohol upang mabuo ang mga ester at kasama ang mga amin upang mabuo ang mga amides:
Narito ang R at R ′ ay kumakatawan sa dalawang magkakaibang mga organikong grupo ng molekular.
Kapag ang mga monomer na naglalaman ng dalawa sa isang uri ng functional group ay gumanti sa mga monomer na naglalaman ng dalawa sa isa pa, nabubuo ang mga linear polymer. Isang mahalagang halimbawa ng komersyal ay ang reaksyon ng dicarboxylic acid terephthalic acid (naglalaman ng dalawang grupo ng CO – OH) kasama ang dialcohol etylene glycol (naglalaman ng dalawang grupo ng OH) upang mabuo ang polyethylene terephthalate (PET), isang polyester:
Ang isa pang mahalagang reaksyon ay ang adipic acid (na naglalaman ng dalawang grupo ng CO - OH) na may 1,6-hexamethylenediamine (naglalaman ng dalawang grupo ng NH 2) upang mabuo ang polyhexamethylene adipamide, na tinatawag ding nylon 6,6:
Ang lahat ng mga reaksyon sa paglaki ng hakbang na nakabalangkas sa itaas ay nagbubunga ng isang produkto, tubig. Ang iba pang mga reaksyon na hindi ipinakita ay nagbubunga ng magkakaibang mga produkto — halimbawa, hydrochloric acid. Dahil sa pagkawala ng mga compound sa panahon ng proseso ng polymerization, ang mga reaksyon ng ganitong uri ay madalas na tinatawag na mga reaksyon ng paghalay. Hindi lahat ng mga reaksyon ng paglaki ng hakbang ay mga reaksyon ng paghalay, gayunpaman; ang ilan ay hindi nagbubunga ng anumang produkto. Ang isang halimbawa ay ang reaksyon sa pagitan ng benzene-1,4-diisocyanate at ethylene glycol upang makabuo ng isang polyurethane:
Ang mga Monomer na naglalaman ng higit sa dalawang mga nagawang functional na grupo ay nagbubunga ng mga polimer ng network. Ang isang halimbawa ay glyptal, isang polyester na nabuo mula sa isang reaksyon ng phthalic anhydride kasama ang trial alkohol glycerol:
Mga pamamaraan ng pang-industriya polimeralisasyon
Ang karagdagan na mga reaksyon ng polimeralisasyon na inilarawan sa itaas ay karaniwang exothermic - iyon ay, bumubuo sila ng init. Ang henerasyon ng init ay bihira isang problema sa maliit na scale reaksyon ng laboratoryo, ngunit sa isang malaking scale ng industriya maaari itong mapanganib, dahil ang init ay nagdudulot ng pagtaas sa rate ng reaksyon, at ang mas mabilis na mga reaksyon ay makagawa ng higit pang init. Ang kababalaghan na ito, na tinatawag na autoacceleration, ay maaaring maging sanhi ng mga reaksyon ng polymerization na mapabilis sa mga rate ng pagsabog maliban kung ang mahusay na paraan para sa pagwawaldas ng init ay kasama sa disenyo ng reaktor.
Ang polymerization ng kondensasyon, sa kabilang banda, ay endothermic - iyon ay, ang reaksyon ay nangangailangan ng isang input ng init mula sa isang panlabas na mapagkukunan. Sa mga kasong ito, ang reaktor ay dapat magbigay ng init upang mapanatili ang isang praktikal na rate ng reaksyon.
Ang disenyo ng reactor ay dapat ding isaalang-alang ang pag-alis o pag-recycle ng mga solvent at catalysts. Sa kaso ng mga reaksyon ng paghalay, ang mga reaktor ay dapat magbigay para sa mahusay na pag-alis ng pabagu-bago ng mga produkto.
Ang polimeralisasyon sa isang pang-industriya scale ay isinasagawa gamit ang limang pangunahing pamamaraan: bulk, solusyon, suspensyon, emulsyon, at gas-phase.
Marami polymerization
Ang bulk polymerization ay isinasagawa sa kawalan ng anumang solvent o dispersant at sa gayon ang pinakasimpleng sa mga tuntunin ng pagbabalangkas. Ginagamit ito para sa karamihan sa mga hakbang na paglaki ng polimer at maraming uri ng mga polimer ng paglago ng chain. Sa kaso ng mga reaksyon ng paglago ng chain, na sa pangkalahatan ay exothermic, ang init na nagbago ay maaaring maging sanhi ng reaksyon na maging masyadong masigla at mahirap kontrolin maliban kung ang mahusay na mga coil ng paglamig ay naka-install sa daluyan ng reaksyon. Ang mga bulk polymerizations ay mahirap ding pukawin dahil sa mataas na lagkit na nauugnay sa mga high-molekular-weight polymers.
Solusyon polymerization
Ang pagsasagawa ng mga reaksyon ng polimeralisasyon sa isang solvent ay isang epektibong paraan upang maikalat ang init; Bilang karagdagan, ang mga solusyon ay mas madaling pukawin kaysa sa mga bulk na polymerizations. Ang mga solvent ay dapat na maingat na pinili, gayunpaman, upang hindi sila sumailalim sa mga reaksyon ng chain-transfer kasama ang polimer. Dahil maaaring mahirap alisin ang solvent mula sa natapos na malapot na polimer, ang solusyon ng polimerisasyon ay nagbibigay ng pinakamahusay sa sarili sa mga polimer na ginagamit nang komersyo sa form ng solusyon, tulad ng ilang mga uri ng mga adhesive at coatings sa ibabaw. Ang polimerisasyon ng mga gas na gasolina ay isinasagawa din sa paggamit ng mga solvent, tulad ng sa paggawa ng polyethylene na isinalarawan sa Larawan 6.
