พอลิเมอไรเซชันPolymerization เมื่

พอลิเมอไรเซชัน
Polymerization


เมื่อพิจารณากลไกของการเกิดปฏิกิริยาและโครงสร้างเคมีของพอลิเมอร์ แล้วพบว่าสามารถแบ่ง พอลิเมอไรเซชันออกได้เป็น 4 ประเภท ดังมีรายละเอียดต่อไปนี้
พอลิเมอไรเซชันแบบขั้น หรือ ควบแน่น
พอลิเมอไรเซชันแบบลูกโซ่แรดิคัล หรือ เพิ่มเข้า
พอลิเมอไรเซชันแบบไอออนิก
พอลิเมอไรเซชันแบบโคออร์ดิเนชัน

1. พอลิเมอไรเซชันแบบขั้น หรือ ควบแน่น (Step or Condensation Polymerization)

1.1 พอลิเมอไรเซชันแบบขั้นที่เป็นเส้นตรง (Linear Step Polymerization)

ในการเตรียมพอลิเมอร์ประเภทนี้จำนวนของหมู่ฟังก์ชันนัล (functional) มีความสำคัญมาก ตัวอย่างเช่น การเตรียมเอสเทอร์จากปฏิกิริยาระหว่างหมู่คาร์บอกซิลิก และ หมู่ไฮดรอกซิลในโมเลกุลของ กรดอะซิติก และ เอธานอล ซึ่งทั้งสองโมเลกุลมีหมู่ฟังก์ชันนัลเพียงหมู่เดียว (monofunctional compounds) ผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยาที่ได้คือ เอธิลอะซิเตต และ น้ำ ดังสมการ



แต่เนื่องจากสารตั้งต้นทั้ง 2 มีหมู่ฟังก์ชันนัลเพียงหมู่เดียว เอธิลอะซิเตตที่เกิดขึ้นจึงไม่เหลือหมู่ฟังก์ชันนัลที่สามารถเกิดปฏิกิริยาต่อเป็นสายพอลิเมอร์ได้





เมื่อพิจารณาปฏิกิริยาระหว่างกรดเทเรพทาลิค (terephthalic acid) และ เอธิลีนไกลคอล (ethylene glycol) ซึ่งทั้งสองโมเลกุลมีหมู่ฟังก์ชันนัล 2 หมู่ (difunctional compounds) เอสเทอร์ที่เกิดจากปลายด้านหนึ่งของกรดคาร์บอกซิลิคทำปฏิกิริยากับปลายด้านหนึ่งของไฮดรอกซิลเรียกว่า ไดเมอร์ (dimer) ซึ่งไดเมอร์สามารถเกิดปฏิกิริยาต่อเป็นไตรเมอร์ (trimer) หรือเตตระเมอร์ (tetramer) ที่มีหมู่ฟังก์ชันนัล 2 หมู่ (difunctional tetramer) และ เกิดปฏิกิริยาต่อไปเรื่อย ๆ ได้พอลิเมอร์น้ำหนักโมเลกุลสูงที่มีโครงสร้างเป็นเส้นตรง ถ้าใช้มอนอเมอร์ที่มีหมู่ฟังก์ชันนัลมากกว่า 2 หมู่ จะได้พอลิเมอร์ที่มีกิ่งก้านสาขา เช่น เมื่อใช้กรดเทเรพทาลิคทำปฏิกิริยากับกลีเซอรอล (glycerol : HOCHB2BCH(OH)CHB2BOH) ซึ่งมีหมู่ฟังก์ชันนัล 3 หมู่ ผลิตภัณฑ์ที่ได้จะเป็นพอลิเอสเทอร์ที่ไม่เป็นเส้นตรง

1.1.1 พอลิคอนเดนเซชัน (Polycondensation)

ปฏิกิริยาที่มีโมเลกุลขนาดเล็กถูกกำจัดออกระหว่างการเกิดปฏิกิริยา เช่น โมเลกุลของน้ำถูกกำจัดออกในระหว่างการเตรียมพอลิเอสเทอร์แบบเส้นตรง ดังสมการข้างล่าง เมื่อ R1 และ R2 แทนด้วยไฮโดรคาร์บอน





นอกจากนี้พอลิเอสเทอร์ยังสามารถเตรียมจากมอนอเมอร์ชนิดเดียวที่มีฟังก์ชันนัลสองหมู่ เช่น ( - hydroxy carboxylic acids)





พอลิเอไมด์สามารถเตรียมจากปฏิกิริยาควบแน่นระหว่างมอนอเมอร์ที่มีหมู่ฟังก์ชันนัล 2 หมู่ เช่น เอมีน และ คาร์บอกซิล





1.1.2 พอลิแอดดิชัน (Polyaddition)

เป็นพอลิเมอไรเซชันระหว่างมอนอเมอร์ที่มีหมู่ฟังก์ชันนัล 2 หมู่ แต่ไม่มีการขจัดโมเลกุลขนาดเล็กออกระหว่างการเกิดปฏิกิริยา ตัวอย่างเช่น

พอลิยูรีเทน (polyurethanane) ที่เตรียมจากปฏิกิริยาระหว่างไดไอโซไซยาเนต (diisoscyanate) และ ไดออล (diol)




พอลิยูเรีย (polyurea) เป็นปฏิกิริยาของไดไอโซไซยาเนต (diisocyanates) กับไดเอมีน (diamines)




การนำปฏิกิริยา Diels-Alder มาประยุกต์ใช้เพื่อเตรียมพอลิเมอร์ เช่น พอลิเมอไรเซชันของ ไซโคล- เพนตะไดอีน (cyclopentadiene) ดังสมการ





1.2 พอลิเมอไรเซชันแบบขั้นที่ไม่เป็นเส้นตรง (Non-Linear Step Polymerization)

เป็นปฏิกิริยาระหว่างมอนอเมอร์ซึ่งมีหมู่ฟังก์ชันนัลมากกว่า 2 หมู่ ในขั้นแรกจะได้โครงสร้างของพอลิเมอร์ที่มีกิ่งก้าน และหลังจากนั้นจะมีการเพิ่มขนาดหรือน้ำหนักโมเลกุลอย่างรวดเร็ว และในที่สุดแล้วจะได้พอลิเมอร์โครงสร้างแบบร่างแห ซึ่งมีสมบัติแตกต่างจากพอลิเมอร์แบบเส้นตรง ยกตัวอย่างเช่น ปฏิกิริยาระหว่างไดคาร์บอกซิลิก แอซิค (dicarboxylic acid : R(COOH)2) และ ไตรออล (triol : RP'P(OH)3) ซึ่งมีหมู่ฟังก์ชันนัล 3 หมู่ ได้พอลิเมอร์โครงสร้างแบบร่างแหดังนี้





พอลิเมอร์โครงสร้างแบบร่างแห (Network Polymers)

พอลิเมอร์ประเภทฟอร์มาลดีไฮด์ (formaldehyde-based resins) เป็นพอลิเมอร์แบบร่างแหชนิดแรกซึ่งเตรียมโดยพอลิเมอไรเซชันแบบขั้นและถูกใช้ทางการค้า เริ่มจากเตรียมพอลิเมอร์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ หลังจากนั้นพอลิเมอร์จะถูกทำให้ไหลภายใต้ความดัน และ ความร้อนในแม่พิมพ์ (mold) เพื่อขึ้นรูปเป็นพอลิเมอร์โครงสร้างแบบร่างแห และ มีรูปร่างตามแม่พิมพ์ เนื่องจากฟอร์มาลดีไฮด์มีหมู่ฟังก์ชัน 2 หมู่ การจะทำให้เกิดโครงสร้างแบบร่างแหจึงต้องใช้สารตั้งต้นร่วม (coreactants) ที่มีจำนวนหมู่ฟังก์ชันนัล (functionality, f) มากกว่า 2 หมู่ โดยทั่วไปนิยมใช้ฟีนอล (f = 3) ยูเรีย ( f = 4) และเมลามีน (f = 6)



Formaldehyde
Phenol
Urea
Melamine

ผลลัพธ์ (อังกฤษ) 1:

Arai polymer.Polymerization When considering the mechanism of reactions and the chemical structure of the polymer, and then found that the polymer can be split into 4. arai type details are the following: Arai polymer step or condensation. Arai polymer chain model. medical or Arava Arai. polymer an Onsen. Arai polymer coordination model. 1. polymer arai. Advanced or condensation (Step or Condensation Polymerization). Arai polymer 1.1. advanced that a straight line (Linear Polymerization Step.) ในการเตรียมพอลิเมอร์ประเภทนี้จำนวนของหมู่ฟังก์ชันนัล (functional) มีความสำคัญมาก ตัวอย่างเช่น การเตรียมเอสเทอร์จากปฏิกิริยาระหว่างหมู่คาร์บอกซิลิก และ หมู่ไฮดรอกซิลในโมเลกุลของ กรดอะซิติก และ เอธานอล ซึ่งทั้งสองโมเลกุลมีหมู่ฟังก์ชันนัลเพียงหมู่เดียว (monofunctional compounds) ผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยาที่ได้คือ เอธิลอะซิเตต และ น้ำ ดังสมการ แต่เนื่องจากสารตั้งต้นทั้ง 2 มีหมู่ฟังก์ชันนัลเพียงหมู่เดียว เอธิลอะซิเตตที่เกิดขึ้นจึงไม่เหลือหมู่ฟังก์ชันนัลที่สามารถเกิดปฏิกิริยาต่อเป็นสายพอลิเมอร์ได้ เมื่อพิจารณาปฏิกิริยาระหว่างกรดเทเรพทาลิค (terephthalic acid) และ เอธิลีนไกลคอล (ethylene glycol) ซึ่งทั้งสองโมเลกุลมีหมู่ฟังก์ชันนัล 2 หมู่ (difunctional compounds) เอสเทอร์ที่เกิดจากปลายด้านหนึ่งของกรดคาร์บอกซิลิคทำปฏิกิริยากับปลายด้านหนึ่งของไฮดรอกซิลเรียกว่า ไดเมอร์ (dimer) ซึ่งไดเมอร์สามารถเกิดปฏิกิริยาต่อเป็นไตรเมอร์ (trimer) หรือเตตระเมอร์ (tetramer) ที่มีหมู่ฟังก์ชันนัล 2 หมู่ (difunctional tetramer) และ เกิดปฏิกิริยาต่อไปเรื่อย ๆ ได้พอลิเมอร์น้ำหนักโมเลกุลสูงที่มีโครงสร้างเป็นเส้นตรง ถ้าใช้มอนอเมอร์ที่มีหมู่ฟังก์ชันนัลมากกว่า 2 หมู่ จะได้พอลิเมอร์ที่มีกิ่งก้านสาขา เช่น เมื่อใช้กรดเทเรพทาลิคทำปฏิกิริยากับกลีเซอรอล (glycerol : HOCHB2BCH(OH)CHB2BOH) ซึ่งมีหมู่ฟังก์ชันนัล 3 หมู่ ผลิตภัณฑ์ที่ได้จะเป็นพอลิเอสเทอร์ที่ไม่เป็นเส้นตรง 1.1.1 พอลิคอนเดนเซชัน (Polycondensation) ปฏิกิริยาที่มีโมเลกุลขนาดเล็กถูกกำจัดออกระหว่างการเกิดปฏิกิริยา เช่น โมเลกุลของน้ำถูกกำจัดออกในระหว่างการเตรียมพอลิเอสเทอร์แบบเส้นตรง ดังสมการข้างล่าง เมื่อ R1 และ R2 แทนด้วยไฮโดรคาร์บอน นอกจากนี้พอลิเอสเทอร์ยังสามารถเตรียมจากมอนอเมอร์ชนิดเดียวที่มีฟังก์ชันนัลสองหมู่ เช่น ( - hydroxy carboxylic acids) พอลิเอไมด์สามารถเตรียมจากปฏิกิริยาควบแน่นระหว่างมอนอเมอร์ที่มีหมู่ฟังก์ชันนัล 2 หมู่ เช่น เอมีน และ คาร์บอกซิล 1.1.2 พอลิแอดดิชัน (Polyaddition) เป็นพอลิเมอไรเซชันระหว่างมอนอเมอร์ที่มีหมู่ฟังก์ชันนัล 2 หมู่ แต่ไม่มีการขจัดโมเลกุลขนาดเล็กออกระหว่างการเกิดปฏิกิริยา ตัวอย่างเช่น
พอลิยูรีเทน (polyurethanane) ที่เตรียมจากปฏิกิริยาระหว่างไดไอโซไซยาเนต (diisoscyanate) และ ไดออล (diol)




พอลิยูเรีย (polyurea) เป็นปฏิกิริยาของไดไอโซไซยาเนต (diisocyanates) กับไดเอมีน (diamines)




การนำปฏิกิริยา Diels-Alder มาประยุกต์ใช้เพื่อเตรียมพอลิเมอร์ เช่น พอลิเมอไรเซชันของ ไซโคล- เพนตะไดอีน (cyclopentadiene) ดังสมการ





1.2 พอลิเมอไรเซชันแบบขั้นที่ไม่เป็นเส้นตรง (Non-Linear Step Polymerization)

เป็นปฏิกิริยาระหว่างมอนอเมอร์ซึ่งมีหมู่ฟังก์ชันนัลมากกว่า 2 หมู่ ในขั้นแรกจะได้โครงสร้างของพอลิเมอร์ที่มีกิ่งก้าน และหลังจากนั้นจะมีการเพิ่มขนาดหรือน้ำหนักโมเลกุลอย่างรวดเร็ว และในที่สุดแล้วจะได้พอลิเมอร์โครงสร้างแบบร่างแห ซึ่งมีสมบัติแตกต่างจากพอลิเมอร์แบบเส้นตรง ยกตัวอย่างเช่น ปฏิกิริยาระหว่างไดคาร์บอกซิลิก แอซิค (dicarboxylic acid : R(COOH)2) และ ไตรออล (triol : RP'P(OH)3) ซึ่งมีหมู่ฟังก์ชันนัล 3 หมู่ ได้พอลิเมอร์โครงสร้างแบบร่างแหดังนี้





พอลิเมอร์โครงสร้างแบบร่างแห (Network Polymers)

พอลิเมอร์ประเภทฟอร์มาลดีไฮด์ (formaldehyde-based resins) เป็นพอลิเมอร์แบบร่างแหชนิดแรกซึ่งเตรียมโดยพอลิเมอไรเซชันแบบขั้นและถูกใช้ทางการค้า เริ่มจากเตรียมพอลิเมอร์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ หลังจากนั้นพอลิเมอร์จะถูกทำให้ไหลภายใต้ความดัน และ ความร้อนในแม่พิมพ์ (mold) เพื่อขึ้นรูปเป็นพอลิเมอร์โครงสร้างแบบร่างแห และ มีรูปร่างตามแม่พิมพ์ เนื่องจากฟอร์มาลดีไฮด์มีหมู่ฟังก์ชัน 2 หมู่ การจะทำให้เกิดโครงสร้างแบบร่างแหจึงต้องใช้สารตั้งต้นร่วม (coreactants) ที่มีจำนวนหมู่ฟังก์ชันนัล (functionality, f) มากกว่า 2 หมู่ โดยทั่วไปนิยมใช้ฟีนอล (f = 3) ยูเรีย ( f = 4) และเมลามีน (f = 6)



Formaldehyde
Phenol
Urea
Melamine