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Was ist Stufenwachstumspolymerisation?
Eine Stufenwachstumspolymerisation ist eine schrittweise Reaktion zwischen bifunktionellen oder multifunktionellen Monomeren, bei der nach einer großen Anzahl von Schritten ein Polymer mit höherem Molekulargewicht gebildet wird. Die Stufenwachstumspolymerisation wird in großem Umfang bei der Herstellung vieler natürlicher und synthetischer Polymere verwendet, einschließlich Polyester, Polyether, Urethane, Epoxide und Polyamide. Um hochmolekulare Polymere durch Stufenwachstumspolymerisation zu erhalten, muss die Reaktion über einen langen Zeitraum ablaufen. In der organischen Chemie sind die beiden häufigsten Beispiele für Stufenwachstumsreaktionen:
- Die Reaktion von Dicarbonsäuren mit Diaminen zu Polyamiden (Nylon).
- Die Reaktion organischer Disäuren mit Alkoholen zu Polyestern wie Polyethylenterephthalat (PET).
Was Sie über Schrittwachstum wissen müssen
- Die Stufenwachstumspolymerisation erfolgt durch Reaktion zwischen Monomeren, Oligomeren und Polymeren.
- Eine Polymerkette wird zu Beginn durch die Anlagerung jeweils eines Monomers gebildet.
- Bei der Stufenwachstumspolymerisation existieren während der Reaktion Monomere, aber große Mengen an Monomeren werden früh in der Reaktion verbraucht.
- Bei der Stufenwachstumspolymerisation können alle Moleküle, dh Polymer, Oligomer und Monomer, mit jedem anderen Molekül reagieren.
- Das durchschnittliche Molekulargewicht nimmt bei niedriger Umwandlung langsam zu und es sind hohe Reaktionsausmaße erforderlich, um eine hohe Kettenlänge zu erhalten.
- Oligomere existieren während der gesamten Reaktion, wobei sich die Längenverteilung mit zunehmender Reaktionszeit verbreitert und zu einem höheren Molekulargewicht verschiebt.
- Die Reaktionsgeschwindigkeit hängt nicht von der Konzentration von Initiator und Co-Initiator ab.
- Zur Herstellung von Polymeren mit hohem Molekulargewicht ist eine lange Reaktionszeit erforderlich.
- Die Endgruppen der Oligomere und Polymere sind während des gesamten Polymerisationsprozesses reaktiv. Es gibt normalerweise keinen Beendigungsschritt.
- Ähnliche Schritte werden während des gesamten Reaktionsprozesses wiederholt.
Was ist Kettenadditionspolymerisation?
Die Kettenadditionspolymerisation, auch als Kettenwachstumspolymerisationstechnik bezeichnet, ist eine Kettenreaktion, bei der das Wachstum einer Polymerkette ausschließlich durch Reaktion(en) zwischen Monomer(en) und aktiven Zentren an der Polymerkette unter Regeneration der aktive Stelle(n) am Ende jedes Wachstumsschritts. Mit anderen Worten regeneriert die Zugabe jeder Monomereinheit das aktive Zentrum.
Die Schritte der Kettenadditionspolymerisation umfassen Ketteninitiierung, Kettenfortpflanzung und Kettenübertragung. Der Kettenabbruch erfolgt nicht immer, wie dies bei der Stufenwachstumspolymerisation der Fall ist . Gängige Polymere, die durch Kettenadditionspolymerisation erhalten werden können, umfassen Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyvinylchlorid (PVC), Polymethylmethacrylat, Polyacrylnitril, Polyvinylacetat usw.
Was Sie über Kettenadditionspolymerisation wissen müssen
- Die Kettenadditionspolymerisation erfolgt durch wiederholte Additionen von Monomeren an die wachsende Polymerkette.
- Oligomere werden zu Beginn gebildet und später miteinander kombiniert, wodurch die Polymerkette gebildet wird.
- Monomere existieren während der gesamten Reaktion, ihre Konzentration nimmt mit der Zeit stetig ab.
- Bei der Kettenadditionspolymerisation reagieren nur Monomere an den aktiven Zentren am Ende der wachsenden Kette.
- Die Molmasse der Rückgratkette steigt zu Beginn schnell an und bleibt während des gesamten Polymerisationsprozesses ungefähr gleich.
- Die Mischung enthält hauptsächlich Monomere und Polymere und nur geringe Mengen an wachsenden Polymerketten.
- Die Reaktionsgeschwindigkeit hängt nicht von der Konzentration von Initiator und Co-Initiator ab.
- Lange Reaktionszeiten haben keinen großen Einfluss auf das durchschnittliche Molekulargewicht, obwohl lange Reaktionszeiten einen hohen Umwandlungsgrad garantieren.
- Normalerweise gibt es während der Polymerisation zwei unterschiedliche Mechanismen, zu denen Fortpflanzung und Initiierung gehören. Oft gibt es auch einen Abbruchschritt.
- Unterschiedliche Schritte wirken auf unterschiedlichen Stufen des Mechanismus. Sie umfassen Initiierung, Vermehrung, Beendigung und Kettenübertragung.
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Unterschied zwischen Stufenwachstum und Kettenadditionspolymerisation in Tabellenform
| VERGLEICHSGRUNDLAGE | STUFENWACHSTUM POLYMERISATION | KETTE ZUSÄTZLICHE POLYMERISATION |
| Beschreibung | Die Stufenwachstumspolymerisation erfolgt durch Reaktion zwischen Monomeren, Oligomeren und Polymeren. | Die Kettenadditionspolymerisation erfolgt durch wiederholte Additionen von Monomeren an die wachsende Polymerkette. |
| Formation | Eine Polymerkette wird zu Beginn durch die Anlagerung jeweils eines Monomers gebildet. | Oligomere werden zu Beginn gebildet und später miteinander kombiniert, wodurch die Polymerkette gebildet wird. |
| Konzentration von Monomeren in der Reaktion | Bei der Stufenwachstumspolymerisation existieren während der Reaktion Monomere, aber große Mengen an Monomeren werden früh in der Reaktion verbraucht. | Monomere existieren während der gesamten Reaktion, ihre Konzentration nimmt mit der Zeit stetig ab. |
| An der Reaktion beteiligte Moleküle | Bei der Stufenwachstumspolymerisation können alle Moleküle, dh Polymer, Oligomer und Monomer, mit jedem anderen Molekül reagieren. | Bei der Kettenadditionspolymerisation reagieren nur Monomere an den aktiven Zentren am Ende der wachsenden Kette. |
| Molekulargewicht | Das durchschnittliche Molekulargewicht nimmt bei niedriger Umwandlung langsam zu und es sind hohe Reaktionsausmaße erforderlich, um eine hohe Kettenlänge zu erhalten. | Die Molmasse der Rückgratkette steigt zu Beginn schnell an und bleibt während des gesamten Polymerisationsprozesses ungefähr gleich. |
| Reaktionsgemisch | Oligomere existieren während der gesamten Reaktion, wobei sich die Längenverteilung mit zunehmender Reaktionszeit verbreitert und zu einem höheren Molekulargewicht verschiebt. | Die Mischung enthält hauptsächlich Monomere und Polymere und nur geringe Mengen an wachsenden Polymerketten. |
| Reaktionsgeschwindigkeit | Die Reaktionsgeschwindigkeit hängt nicht von der Konzentration von Initiator und Co-Initiator ab. | Die Reaktionsgeschwindigkeit hängt nicht von der Konzentration von Initiator und Co-Initiator ab. |
| Reaktionszeit | Zur Herstellung von Polymeren mit hohem Molekulargewicht ist eine lange Reaktionszeit erforderlich. | Lange Reaktionszeiten haben keinen großen Einfluss auf das durchschnittliche Molekulargewicht, obwohl lange Reaktionszeiten einen hohen Umwandlungsgrad garantieren. |
| Kündigungsschritt | Die Endgruppen der Oligomere und Polymere sind während des gesamten Polymerisationsprozesses reaktiv. Es gibt normalerweise keinen Beendigungsschritt. | Normalerweise gibt es während der Polymerisation zwei unterschiedliche Mechanismen, zu denen Fortpflanzung und Initiierung gehören. Oft gibt es auch einen Abbruchschritt. |
| Reaktionsschritte | Ähnliche Schritte werden während des gesamten Reaktionsprozesses wiederholt. | Unterschiedliche Schritte wirken auf unterschiedlichen Stufen des Mechanismus. Sie umfassen Initiierung, Vermehrung, Beendigung und Kettenübertragung. |
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