Basamaklı-büyüme polimerizasyonlarında en önemli reaksiyon,
karboksilik asit ve türevlerinin karbonil çift bağındaki katılma ve ayrılma
reaksiyonudur.
R veya R'(aşağıdaki): alkil veya aril grupları; X = OH, OR',
NH2, NHR', OCOR', veya Cl; Y = R'O-, R'OH, R'NH2,
veya R'COO- olabilir. Parentez içindeki madde yarı-kararlı ara ürün
olarak düşünülebilir; bu ürün, Y ayrılmasıyla orjinal haline veya X
ayrılmasıyla reaksiyondan sonraki kararlı ürün haline dönüşebilir. Aşağıdaki
kısımlarda bu reaksiyona tipik örnekler verilmiştir.
Doğrudan Reaksiyon: Bir dibazik asit ve bir glikolün
poliester reaksiyonu, veya bir dibazik asit ve diaminin poliamid reaksiyonu
doğrudan reaksiyona tipik örneklerdir. Esterifikasyon reaksiyonunda kuvvetli
asit veya asidik tuz çoğu kez bir katalizör gibi etki eder. Reaksiyon,
reaktantların birarada ısıtılması ve oluşan suyun son aşamada vakumla ortamdan
uzaklaştırılmasıyla yapılır.
Poli(heksametilen adipamid) (naylon 66), adipik asit metilen
diamin tuzunun inert bir atmosferde, erime noktasının üstündeki bir sıcaklığa
ısıtılmasıyla elde edilebilir; burada doğrudan reaksiyon modifiye edilerek, bir
dibazik asit ve bir diamin yerine, bu ikisinin bir tuzu kullanılmıştır.
Kullanılan tuzun yeniden kristallendirilerek saflaştırılmasıyla yüksek molekül
ağırlığı için gerekli olan stökiyometrik eşdeğerlik sağlanabilir.
Etilen glikol ve dimetil tereftalatdan poli(etilen
tereftalat) elde edilmesinde olduğu gibi, poliesterleşme reaksiyonunda
çoğunlukla metil esteri kullanılır, çünkü bir karboksil ve bir ester bağı
arasındaki reaksiyon oldukça zayıftır. Oysa amin-amid, amin-ester ve
asetal-alkol gibi guruplar arasındaki alışveriş reaksiyonları daha hızlı
reaksiyonlar olduğundan yöntemin uygulanmasını kolaylaştırır.
Asit Klorür veya Asit Anhidrit Reaksiyonu: Asit
klorür veya anhidritleri bir glikol veya bir amin ile reaksiyona girerek bir
polimer oluşturur. Anhidrid reaksiyonu en fazla ftalik anhidrid ve bir
glikolden alkid reçinesi elde edilmesinde kullanılır.
Yüzey-Arası Kondensasyon Reaksiyonu: Bir asit
klorürün (asit halid) bir glikol veya bir diaminle reaksiyonu, herbiri
monomerlerden birini içeren ve birbiriyle karışmayan iki sıvı faz arasındaki
yüzeyde gerçekleşiyorsa hızla yüksek molekül ağırlıklı bir polimer elde edilir.
Örneğin, diamin (veya glikol) ve asit yakalayıcının bulunduğu bir sulu faz oda
sıcaklığında, asit kolorür içeren bir organik faz ile temas ettirilir. iki
fazın yüzeyleri arasında oluşan polimerler sürekli bir film şeklinde
toplanabilir. Bu yöntem poliamidler, poliüretanlar, poliüreler,
polisülfonamidler ve polifenil eterlerin üretiminde kullanılmaktadır.
Özellikle, basamaklı-reaksiyon polimerizasyonunda, yüksek sıcaklıklarda
kararsız olan polimerler bu yöntemle üretilebilirler.
Halka ve Zincir Oluşumu Reaksiyonu: Basamaklı-büyüme
polimerizasyonunda bifonksiyonlu monomerler molekül-içi etkileşimle bir siklik
bileşik meydana getirebilirler. Örnegin, hidroksi asitler ısıtıldıkları zaman
ya laktonlar veya polimerler verebilirler.
Amino asitlerden ise, laktamlar veya doğrusal poliamidler
elde edilebilir.
Ürün tipini belirleyen temel faktör oluşan halkanın
büyüklüğüdür; halka beşten az yediden fazla atom içerirse ürün genellikle
doğrusal polimerdir. Eğer beş atomlu bir halka oluşursa, doğrusal polimer oluşmaz.
Altı veya yedi atomlu halkalarda, hem halkalı, hem de doğrusal polimerler elde
edilebilir. Daha çok üyeli halkalı polimerler özel koşullar altında
yapılabilir.
Beşten daha az atomlu (üç ve dört) halkaların oluşması bağ
açılarındaki gerginlik nedeniyle çok zordur. Beşli halkalarda gerginlik yoktur
ve oluşumları oldukça kolaydır. Daha büyük halkalarda da polar durumu olmadıkça
gerginlik bulunmaz. Halka büyüklüğü arttıkça halka oluşma olasılığı da azalır.
Ancak 15'den fazla atom içeren halkaların, artık hidrojen atomlarının birbirini
itme etkisi önemsiz olacağından, oluşabildiği bilinmektedir.
GERİ (poimer kimyası)
