Phản ứng Trùng Hợp Polyme Và Phản ứng Trùng Ngưng ...

Đối với tất cả các phản ứng trùng hợp, điều kiện chính là sự có mặt của một monome có khả năng tạo ra liên kết với các phân tử monome khác do tương tác hóa học tạo ra. Khả năng này được gọi là "chức năng". Các monome khác nhau có khả năng hình thành liên kết hóa học theo các cơ chế khác nhau. Các hệ thống phân loại của phản ứng trùng hợp dựa trên sự khác biệt giữa các cơ chế này.

Hiện hữu bốn loại phản ứng trùng hợp chính: trùng hợp, trùng hợp, trùng hợp chuỗi và trùng hợp bước. Chúng ta hãy xem xét những phản ứng này chi tiết hơn.

Phản ứng cộng và phản ứng đa tụ

Phản ứng trùng hợp có thể là phản ứng cộng trong trường hợp toàn bộ monome trở thành một phần của đại phân tử tạo thành. Do đó, công thức hóa học của từng đơn vị polyme riêng lẻ sẽ trùng với cấu trúc của monome được sử dụng. Ví dụ, khi ethylene trùng hợp thành polyethylene, mỗi phân tử ethylene trở thành một phần của đại phân tử polyethylene. Các đơn phân được gắn vào trung tâm hoạt động của đại phân tử.

Có thể thấy trong sơ đồ, monome có hai nguyên tử cacbon và bốn nguyên tử hydro, mắt xích đơn giản nhất của chuỗi polyme có cấu trúc giống nhau, trái ngược với sản phẩm của phản ứng trùng ngưng.

Phản ứng trùng ngưng là quá trình trùng hợp trong đó một phần của phân tử monome bị loại bỏ, điều này cho phép phân tử này hình thành liên kết hóa học. Thông thường, trong các phản ứng trùng ngưng, sản phẩm chính được đi kèm với các sản phẩm như nước hoặc axit clohydric.

Một ví dụ điển hình của phản ứng trùng ngưng là sự hình thành nylon, là sản phẩm phản ứng của adipoyl clorua với hexametylenđiamin.

Như có thể thấy từ sơ đồ, các nguyên tử clo và hydro tách ra khỏi các đơn phân và tạo thành sản phẩm phụ của phản ứng - axit clohydric. Vì khối lượng cuối cùng của phân tử polime nhỏ hơn tổng khối lượng của các monome đã tham gia tương tác hóa học nên người ta nói rằng khối lượng của polime đã giảm (ngưng tụ), do đó tên của phản ứng là phản ứng trùng ngưng.

Trùng hợp chuỗi so với trùng hợp bước

Nhóm quan trọng thứ hai của quá trình đang được xem xét là các phản ứng của quá trình trùng hợp chuỗi và bước.

Với cơ chế dây chuyền của các phản ứng trùng hợp, các phân tử monome được thêm lần lượt vào đại phân tử polyme đang phát triển. Chúng ta hãy xem xét cơ chế của phản ứng trùng hợp chuỗi sử dụng trùng hợp anion của styren làm ví dụ:

Như sau từ sơ đồ phản ứng ở trên, trong quá trình trùng hợp styren, chỉ các monome styren mới có thể được thêm (1) vào chuỗi polystyren đang phát triển. Hai chuỗi đang phát triển (2) không tương tác. Đây là đặc điểm chính của phản ứng trùng hợp chuỗi, giúp phân biệt quá trình này với quá trình trùng hợp từng bước.

Quá trình trùng hợp bước là một quá trình phức tạp hơn một chút.

Chúng ta hãy xem xét quá trình trùng hợp theo từng bước bằng cách sử dụng ví dụ về sự tương tác của hai monome: terephthaloyl clorua và etylen glicol. Sự tương tác của hai thành phần này dẫn đến sự hình thành của một loại polyester được gọi là polyethylene terephthalate.

Ở giai đoạn đầu tiên của quá trình, hai phân tử monome phản ứng để tạo thành một chất dimer:

Đồng thời, chất dimer có thể phản ứng với một phân tử ethylene glycol khác.

Hoặc một chất dimer có thể phản ứng với một chất dimer khác để tạo thành tetramer:

Với sự phát triển của chuỗi oligomeric, quá trình này trở nên phức tạp hơn - monome, dimers, thymers, pentamers, v.v. tương tác với nhau theo thứ tự ngẫu nhiên cho đến khi phân tử oligomeric phát triển thành đại phân tử cao phân tử lớn và cho đến khi số lượng lớn, steric, hóa chất và các yếu tố khác làm chậm sự phát triển của chuỗi.

Do đó, sự khác biệt chính giữa trùng hợp chuỗi và trùng hợp từng bước là trong quy trình từng bước, các phân tử đang phát triển có thể tương tác với nhau để tạo thành các chuỗi thậm chí còn dài hơn. Ngược lại, trong một quá trình dây chuyền, chỉ các đơn phân mới có thể xen kẽ thêm vào trung tâm hoạt động của đại phân tử đang phát triển.

Có thể thấy rằng phản ứng tổng hợp polyethylene terephthalate ở trên được đặc trưng bởi sự giải phóng một lượng nhỏ axit clohydric, điều này cho phép nó được xếp vào loại phản ứng trùng ngưng. Và phản ứng tổng hợp styren được đưa ra làm ví dụ về phản ứng trùng hợp chuỗi cũng là một ví dụ điển hình về phản ứng tạo polyaddition. Tuy nhiên, để kết luận rằng tất cả các phản ứng dây chuyền là phản ứng cộng, và phản ứng bước là phản ứng trùng ngưng sẽ không chính xác. Một ví dụ điển hình về phản ứng từng bước, nhưng liên quan đến quá trình polyaddition, là sự hình thành polyurethanes. Sẽ rất hợp lý khi xem xét phản ứng này chi tiết hơn.

Khi bắt đầu quá trình thu nhận uretan cao phân tử, hai thành phần đơn giản của chuỗi phản ứng:

Do tương tác Sự kết hợp của các thành phần này dẫn đến một mờ:

Dimer urethane có hai các nhóm chức năng khác nhau ở đầu của chúng - isocyanate ở một bên và hydroxyl ở bên kia. Đặc tính này cho phép chất dimer phản ứng với cả isocyanat hoặc rượu khác để tạo thành chất trimer và với các chất dimer khác, chất khử trùng và các chất oligome urethane có trọng lượng phân tử cao hơn.

Phản ứng tiếp tục cho đến khi đại phân tử đang phát triển đạt đủ trọng lượng phân tử để được phân loại là polyurethane với công thức chung:

Khi xem xét cẩn thận cấu trúc của sản phẩm cuối cùng (polyurethane), cấu trúc của monome và sơ đồ tương tác hóa học, chúng ta có thể kết luận rằng cấu trúc của monome được bảo toàn trong quá trình chuyển đổi sang trạng thái polyme, và không có -Mỹ phẩm. Dựa trên những đặc điểm này, có thể kết luận rằng phản ứng này thuộc loại phản ứng đa hợp. Và khả năng gắn không chỉ monome, mà còn cả trime và các oligome khác cho phép chúng ta phân loại quá trình hóa học là phản ứng trùng hợp theo từng bước.

Từ những điều trên, chúng ta có thể kết luận rằng việc phân chia các phản ứng trùng hợp thành phản ứng cộng, phản ứng trùng ngưng, phản ứng bậc và chuỗi không phải là ngẫu nhiên, và không thể đặt dấu bằng giữa chúng. Một ví dụ điển hình về phản ứng cộng cũng là phản ứng trùng hợp theo từng bước là phản ứng tổng hợp polyuretan.

Giá các dịch vụ của công ty chúng tôi có thể tham khảo trong phần

Hoặc đặt lịch tư vấn của bác sĩ chuyên khoa vào thời gian thuận tiện cho bạn!

Ứng dụng hoàn toàn miễn phí và không bắt buộc bạn bất cứ điều gì!

Quá trình trùng hợp và quá trình trùng ngưng rất quan trọng trong công nghiệp tổng hợp hữu cơ. Khi chúng được thực hiện, các chất cao phân tử thu được ─ polyme ─ sau đó được sử dụng để sản xuất nhựa, sợi hóa học, cao su tổng hợp, sơn và vecni, các chất kết dính khác nhau và các vật liệu tổng hợp khác.

Sự trùng hợpđược gọi là phản ứng thu nhận đại phân tử, tiến hành bằng cách bẻ gãy nhiều liên kết của đơn phân, không cô lập sản phẩm phụ.

nCH 2 = CH 2 → (──CH 2 ─CH 2 ──) n + Q

etylen polyetylen

Nguyên liệu ban đầu cho phản ứng trùng hợp là các hợp chất không no có liên kết đôi hoặc liên kết ba (etylen, axetilen, styren, vinyl clorua, butađien và các dẫn xuất của chúng) cũng như các chất có nguyên tử di động dễ lẫn với nguyên tử của chất khác. Khả năng thu được một polyme được xác định bằng cách phá vỡ liên kết đôi, do đó phân tử monome phản ứng với các phân tử khác.

Quá trình trùng hợp được thực hiện bằng cách sử dụng chất khơi mào hoặc chất xúc tác. Với sự có mặt của chất khơi mào, quá trình diễn ra theo cơ chế triệt để (thông qua sự hình thành các gốc tự do), trong khi sử dụng chất xúc tác, quá trình diễn ra theo cơ chế ion (thông qua sự hình thành các ion).

Polycondensation Quá trình hình thành các polyme được gọi là, trong đó sự tương tác của các phân tử monome đi kèm với sự giải phóng các hợp chất phân tử thấp bên (nước, rượu, hydro clorua). Ví dụ, lavsan thu được bằng cách trùng hợp axit terephthalic và etylen glicol:

nHOOC-C 6 H 4 -COOH + n HO-CH 2 -CH 2 -OH → (─OC-C 6 H 4 -CO-O-CH 2 -CH 2 -O─) n + 2n H 2 O + Q

Nguyên liệu ban đầu cho phản ứng polycondensation là các chất có chứa các nhóm phản ứng (chức năng) (hydroxyl, nhóm amino cacboxyl, v.v.). Các phản ứng này thường được thực hiện với sự có mặt của chất khơi mào hoặc chất xúc tác.

Bản chất hóa học của các quá trình trùng hợp và trùng ngưng là khác nhau, nhưng điều kiện để thực hiện chúng là như nhau. Có ba phương pháp chính để thực hiện quá trình trùng hợp (polycondensation): khối, nhũ tương và trong dung dịch.

Sự trùng hợp khối chảy trong khối lượng monome tinh khiết. Quá trình này yêu cầu nhiệt độ tương đối thấp (từ 200 đến 370 0 C). Để bắt đầu một chuỗi, quá trình này thường được thực hiện với sự có mặt của người khởi xướng.

Trùng hợp nhũ tương tạo ra polyvinyl clorua (trùng hợp latex), polyetylen

áp suất thấp (trùng hợp huyền phù), polystyrene (cao su và huyền phù), v.v. Máy phản ứng-polyme hóa cho cao su công nghiệp và trùng hợp huyền phù thường được sử dụng ở loại điện dung, nhưng chúng cũng có thể thuộc loại cột.

Nhược điểm của quá trình trùng hợp nhũ tương ─ sự nhiễm bẩn của polyme với chất nhũ hóa, làm suy giảm các đặc tính của sản phẩm tạo thành.

Sự trùng hợp dung dịchđược thực hiện trong môi trường dung môi hòa tan monome và polyme hoặc chỉ monome. Trong trường hợp thứ nhất, sản phẩm trùng hợp là dung dịch polyme ở dạng vecni, do đó, phương pháp này thường được sử dụng trong công nghiệp sơn và vecni. Nếu polyme không tan thì khi tạo thành, người ta dùng nó trong các trường hợp cần thu được polyme không bị lẫn tạp chất. Đặc biệt, bằng cách này thu được polystyren, polyetylen áp suất cao, polycaprolactam ... Để thực hiện quá trình trùng hợp khối sử dụng các quá trình liên tục, các lò phản ứng kiểu cột và serpentine được sử dụng để đảm bảo các điều kiện nhiệt độ vùng.

trùng hợp nhũ tươngđược thực hiện trong môi trường nước hoặc trong môi trường dung môi hydrocacbon không có khả năng hòa tan monome có thể trùng hợp. Monomer lỏng phân bố trong nước dưới dạng các giọt nhỏ, tạo thành nhũ tương. Để các giọt monome không hợp nhất với nhau, các chất nhũ hóa khác nhau được thêm vào nước và nhũ tương được khuấy mạnh. Nhiều loại xà phòng, gelatin, rượu cao hơn được sử dụng làm chất nhũ hóa. Chất nhũ hóa được thêm vào giúp phân tán monome tốt hơn, dẫn đến tốc độ cao của quá trình. Ngoài ra, chất nhũ hóa làm giảm sức căng bề mặt tại giao diện monome-nước. Nhũ tương được tách ra khỏi dung dịch ở thể rắn (thu được huyền phù). Kết tủa polyme được tách ra khỏi dung môi bằng cách lọc, rửa và làm khô.

Khi trùng hợp trong dung dịch, thu được các polyme đồng nhất hơn (so với các phương pháp khác) nhưng có khối lượng phân tử thấp hơn, do các mạch nhanh chóng bị kết thúc dưới tác dụng của các phân tử dung môi.

Mô tả chung về nguy cơ cháy của các quá trình polyme hóa và polycondensation:

1. Nguy cơ cháy nổ của các quá trình trùng hợp và trùng ngưng chủ yếu liên quan đến thực tế là các chất lỏng dễ cháy và dễ bắt lửa (styren, cloropren, isopren, isopentan), khí dễ cháy (etylen, propylen), kể cả khí hóa lỏng (butadien) được sử dụng làm monome. , vinyl clorua), chất rắn dễ cháy (caprolactam, phenol, đimetyl terephtalat), v.v.

Chất khởi đầu của quá trình trùng hợp là các peroxit hữu cơ và hydroperoxit (benzoyl peroxit, hydro peroxyt, isopropylbenzen hydroperoxit, persulfat). Làm chất xúc tác, các hợp chất cơ kim (tri- và dietyl nhôm clorua, nhôm triisobutylalumin) được sử dụng - các chất có hoạt tính hóa học cao, tự bốc cháy trong không khí, khi tiếp xúc với nước và các chất có chứa nhóm OH. Các kim loại kiềm (Nа, Li), tự bốc cháy khi tiếp xúc với nước, cũng có thể được sử dụng làm chất xúc tác.

Trong một số trường hợp, chất làm mát hữu cơ được sử dụng để sưởi ấm.

2. Quá trình trùng hợp rất nhạy cảm với nhiệt độ cao. Chế độ nhiệt độ tăng do tốc độ phản ứng hoá học trùng hợp tăng dẫn đến tăng áp suất và xảy ra tai biến. Vì vậy, trong quá trình vận hành các lò phản ứng phải duy trì chế độ nhiệt độ ổn định.

3. Trong quá trình trùng hợp và quá trình trùng ngưng, thông tin liên lạc công nghệ có thể bị tắc nghẽn bởi các cặn polyme, điều này thường dẫn đến sự gia tăng đáng kể áp suất trong thiết bị trùng hợp.

Thông tin liên lạc tiếp xúc với monome trong một thời gian dài, cũng như bề mặt của van an toàn và van chảy bằng tay, để bảo vệ khỏi cặn polyme, phải được bôi trơn bằng chất ức chế quá trình trùng hợp.

4. Có thể quan sát thấy áp suất tăng lên trong các lò phản ứng khi có sự vi phạm việc loại bỏ sản phẩm phụ thông thường được hình thành trong quá trình polycondensation.

5. Trong quá trình trùng hợp với sự có mặt của chất xúc tác kim loại, có thể quan sát thấy sự vi phạm chế độ nhiệt độ và áp suất nếu hơi ẩm hoặc ôxy xâm nhập vào lò phản ứng. Do đó, nguyên liệu ban đầu và nitơ được làm khô sơ bộ. Ngoài ra, họ kiểm soát hàm lượng oxy tự do trong nguyên liệu và nitơ, không được vượt quá định mức do các quy định công nghệ thiết lập.

6. Bề mặt bên trong của lò phản ứng và các đường ống nối với chúng có thể bị ăn mòn hóa học.

7. Việc sử dụng máy khuấy có liên quan đến khả năng các chất dễ cháy thoát ra ngoài qua các lỗ rò rỉ. Do đó, cần đảm bảo độ kín đáng tin cậy của các vị trí mà trục khuấy thoát ra khỏi thiết bị và việc bố trí các ống hút cục bộ.

8. Trong thời gian nhà máy ngừng hoạt động, có thể xảy ra quá trình đốt cháy tự phát các cặn nhiệt tạo nhiệt.

9. Dung môi hydrocacbon và nhiều monome được sử dụng trong quá trình trùng hợp là chất cách điện tốt, tạo ra tĩnh điện khi chuyển động. Điều này đòi hỏi phải nối đất cẩn thận các thiết bị và đường ống.

10. Các nguồn bắt lửa có thể xảy ra trong trường hợp bộ truyền động điện đến bộ khuấy trộn, cũng như bộ gia nhiệt điện của môi trường phản ứng bị trục trặc và không nhất quán.

Polyamit. Hãy xem xét quá trình hình thành polyamit, được đại diện bởi nhiều loại nylon. Một số trong số chúng được hình thành do sự ngưng tụ của các diamit với các dẫn xuất clo của axit dicacboxylic. Ví dụ, nylon-6,6 được tạo thành bằng cách đun nóng hexan-1,6-dioyl diclorua (axit adipic diclorua) với hexan-1,6-diamine:

Mỗi monome chứa hai nhóm chức. Quá trình này đi kèm với việc giải phóng hợp chất có trọng lượng phân tử thấp, HC1. Thành phần của đơn vị cơ bản của phân tử polime không tương ứng với thành phần của phân tử của các đơn chất ban đầu. Nylon-6,6 được sử dụng dưới dạng sợi hoặc nhựa (bàn chải, làm bánh răng và các bộ phận trong cơ cấu, v.v.).

Polyeste cũng là các sản phẩm polycondensation. Chúng được sử dụng làm sợi tổng hợp. Ví dụ, "terylene" ("lavsan", "dacron") được tạo thành bằng cách đun nóng 1,2 - etandiol (ethylene glycol) với axit terephthalic. Cả hai monome này đều là chất lưỡng chức. Chất đầu tiên trong số chúng là rượu dihydric và chất thứ hai là axit dicacboxylic:

Nhựa phenol-fomanđehit thu được bằng phản ứng trùng ngưng gồm phenol C6H5OH và fomanđehit CH2O. Tùy thuộc vào tỷ lệ của các thành phần và các điều kiện của quá trình polycondensation, nhựa novolac hoặc hạt cộng hưởng được hình thành.

Nhựa novolac được tạo thành với một lượng dư phenol nhẹ với chất xúc tác - axit clohydric khi đun nóng. Đầu tiên, chủ yếu thu được rượu o-hydroxybenzyl, và sau đó, do quá trình trùng ngưng của nó, nhựa novolac thu được:

Người ta thu được một lượng dư nhựa đường fomandehit với xúc tác kiềm:

Khi nhựa cộng hưởng được làm nóng đến 150–170 ° C, các phân tử chuỗi được liên kết chéo qua cầu CH2 và cấu trúc resite xuất hiện:

Nhựa Novolac có thể được bảo dưỡng bằng cách thêm chất làm cứng - urotropine (CH2) 6N4 và đun nóng.

Một ví dụ về phản ứng trùng hợp từng bước diễn ra mà không giải phóng các hợp chất có trọng lượng phân tử thấp là sản xuất polyuretan.

Sơ đồ phản ứng để thu được polyuretan có cấu trúc mạch thẳng:

Nhựa urê - urê-fomanđehit và nhựa melamine-fomanđehit.

Urê cũng có khả năng phản ứng ngưng tụ với fomanđehit, tạo ra nhựa urê-fomanđehit. Phản ứng tiến hành tương tự như sự tạo thành nhựa phenol-fomanđehit. Trong trường hợp này, thu được các dẫn xuất mono- và dimetylol, hơn nữa, phản ứng với urê, tạo thành cấu trúc cuối cùng của nhựa:

Sơ đồ cuối cùng như sau:

Các nguyên tử hydro của nhóm imide của một polyme mạch thẳng có thể được thay thế bằng các nhóm metylol khi có lượng dư fomanđehit:

Cấu trúc của sản phẩm cuối cùng, như trong trường hợp ngưng tụ nhựa phenol-fomanđehit, phụ thuộc vào tỷ lệ urê và fomanđehit trong hỗn hợp ban đầu. Vì vậy, khi đun nóng một polyme mạch thẳng với sự có mặt của một lượng dư fomanđehit, thì một polyme ba chiều được tạo thành:

Melanin và fomanđehit cũng có thể phản ứng để tạo thành các dẫn xuất metylol của melamine:

Trùng ngưng các dẫn xuất metylol của melamine với một lượng lớn melamine tạo ra một polyme mạch thẳng. Polyme này, khi được ngưng tụ thêm với lượng dư formaldehyde, tạo thành polyme mạng ba chiều, không hòa tan trong nhiều dung môi:

Nhựa urê-formaldehyde và melamine-formaldehyde không liên kết chéo có thể hòa tan trong nước và được sử dụng làm chất kết dính, ví dụ như trong sản xuất ván ép.

Nhựa melamine được sử dụng trong sản xuất ván dăm và ván sợi.

Nhựa melamine-formaldehyde có khả năng chịu nhiệt và độ ẩm cao hơn so với nhựa urê-formaldehyde

Nhựa epoxy

polyme epoxy. là polyether. Một trong những polyme epoxy (hoặc nhựa epoxy) thu được từ ethylchlorohydrin và bisphenol A. Phản ứng được thực hiện với lượng dư epichlorohydrin

Thay vì bisphenol A, glycols, glycerin, resorcinol và các dẫn xuất của chúng cũng có thể được sử dụng.

Nhựa epoxy tạo thành là chất lỏng hoặc chất rắn có độ nhớt cao với điểm nóng chảy cao. Nhựa epoxy có thể được đóng rắn thêm khi bổ sung các amin, polysulfua, polyamit. Nhựa epoxy có ứng dụng rất rộng rãi và đa dạng do khả năng chống hóa chất và độ bám dính tốt. Epoxit là chất kết dính cấu trúc. Sau khi đóng rắn hoàn toàn, nhựa epoxy là vật liệu bền nên thích hợp để lát sàn trong các tòa nhà công nghiệp làm chế phẩm trám khe.

Như đã đề cập, một loại phản ứng sản xuất polyme khác là các quy trình từng bước, bao gồm trùng hợp và trùng hợp từng bước. Trong các phản ứng này, các chuỗi polyme phát triển sau mỗi lần cộng là các hạt ổn định, quá trình hình thành polyme tiến hành theo từng bước, và khối lượng phân tử tăng dần.

Trong quá trình trùng hợp và trùng hợp từng bước, và trong quá trình trùng hợp chuỗi, các thời gian khác nhau được dành để thu được sản phẩm cao phân tử, tức là, để hoàn thành sự phát triển của chuỗi đại phân tử. Ví dụ, trong quá trình polycondensation, diễn ra theo sơ đồ từng bước, kích thước của phân tử tăng với tốc độ tương đối thấp và dimer, trimer, tetramer đầu tiên, v.v. được hình thành từ monome - thành polyme. Trong phản ứng trùng hợp chuỗi, các phân tử có khối lượng phân tử lớn được hình thành gần như ngay sau khi bắt đầu phản ứng. Trong trường hợp thứ hai, ở các giai đoạn khác nhau của quá trình, chỉ có monome và polyme luôn có mặt trong hỗn hợp phản ứng, và không có phân tử nào có kích thước trung gian. Khi tăng thời gian phản ứng thì chỉ có số phân tử polime tăng lên. Khối lượng phân tử của polyme không phụ thuộc vào mức độ hoàn thành của phản ứng mà chỉ ảnh hưởng đến sản lượng của polyme. Trong quá trình trùng ngưng, sự hình thành polyme xảy ra ở giai đoạn phản ứng hoàn thành ở mức độ rất cao (hơn 98%), và cả hiệu suất và khối lượng phân tử của polyme đều phụ thuộc vào thời gian của phản ứng.

Các phân tử ban đầu và những phân tử thu được do phản ứng trùng ngưng là ổn định và có thể được phân lập. Tuy nhiên, chúng chứa các nhóm phản ứng ở đầu của chúng và có thể tham gia vào các phản ứng ngưng tụ tiếp theo với nhau hoặc với các monome khác. Điều này được sử dụng trong công nghiệp để điều chế các oligome và tổng hợp các polyme khác nhau từ chúng, bao gồm cả những polyme có cấu trúc liên kết chéo trong không gian.

Phản ứng đa tụ, trong đó chỉ có các phân tử lưỡng chức tham gia, dẫn đến sự hình thành các phân tử polyme mạch thẳng và được gọi là tuyến tính.Ví dụ, sự hình thành polyamide:

Trong trường hợp này, nguyên tắc cấu tạo đại phân tử giống nhau có thể được thực hiện trong cả phản ứng của hai monome đa chức khác nhau, mỗi monome chỉ chứa một loại nhóm chức (a) và từ một monome chứa cả hai loại nhóm chức (b) . Trường hợp (a) tương ứng với đồng trùng hợp, trường hợp (b) tương ứng với đồng trùng ngưng.

Quá trình trùng ngưng, trong đó các phân tử có từ ba nhóm chức trở lên tham gia, dẫn đến sự hình thành cấu trúc phân nhánh hoặc ba chiều (mạng lưới, liên kết chéo) và được gọi là ba chiềusự trùng ngưng. Ví dụ, sự hình thành nhựa phenol-fomanđehit:

Một quá trình tương tự là quá trình polycondensation của glycerol và axit phthalic (nhựa glyphthalic), silanetriols, v.v.

Trùng ngưng là một quá trình cân bằng, tức là các sản phẩm ngưng tụ có thể phản ứng với các chất có trọng lượng phân tử thấp bên cạnh để tạo thành các hợp chất ban đầu.

Do đó, cân bằng phản ứng phải được chuyển dịch sang phải do loại bỏ sản phẩm có trọng lượng phân tử thấp (ab) khỏi vùng phản ứng (ví dụ, bằng cách chưng cất, làm chân không). Do diễn ra theo giai đoạn của phản ứng trùng ngưng (monome + monome ® dimer; dimer + monomer ® trimer; dimer + dimer ® tetramer; trimer + dimer ® pentamer, v.v.) nên khối lượng phân tử của các sản phẩm liên tục tăng và monome biến mất lâu. trước khi hình thành polyme có trọng lượng phân tử lớn hơn 5000-10000. Trong hầu hết các phản ứng trùng ngưng, không quá 1% monome ban đầu còn lại vào thời điểm polyme được hình thành.

Trong trường hợp trùng hợp mạch thẳng của hai monome, để thu được khối lượng phân tử lớn nhất có thể của polyme, cần quan sát sự bằng nhau về nồng độ của các thành phần ban đầu. Sự gia tăng nồng độ của một trong số chúng làm giảm mạnh mức độ trùng ngưng, vì các nhóm chức của monome dư thừa hoạt động như chất ức chế và dừng phản ứng trong giai đoạn đầu, tức là trước khi hình thành polyme.

Khi thực hiện trùng ngưng, điều rất quan trọng là phải biết sự phụ thuộc của tỷ lệ của nó vào các yếu tố khác nhau, sự phụ thuộc của mức độ trùng hợp vào mức độ chuyển đổi monome, tỷ lệ monome trong hỗn hợp và các lý do khác dẫn đến sự ngừng hoạt động của tăng trọng lượng phân tử của polyme (nó thường nhỏ hơn nhiều so với trong quá trình trùng hợp). Sự phụ thuộc của mức giới hạn của sự đa tụ vào nồng độ của hợp chất có trọng lượng phân tử thấp được giải phóng và hằng số cân bằng được đặc trưng bởi phương trình cân bằng trùng ngưng:

trong đó P là mức độ trùng ngưng; k - hằng số cân bằng; na là thành phần phần trăm số mol của chất có khối lượng phân tử thấp thoát ra trong phản ứng. Sự phụ thuộc của mức độ đa tụ vào mức độ chuyển đổi của các monome được biểu thị bằng đường cong thể hiện trong hình. 10. Ở đây có thể thấy rằng polyme chỉ được hình thành sau khi phần lớn monome đã được tiêu thụ hết.

Sự đa tụ ba chiều khác với sự đa tụ tuyến tính bởi hằng số tốc độ cao hơn của phản ứng trực tiếp chủ yếu do sự chuyển đổi của hệ thống thành dạng gel sau khi bắt đầu phản ứng. Cấu trúc phân nhánh của polyme được hình thành do phản ứng của các phân tử hai chức và ba chức với nhau. Một phân tử ba chức năng dẫn đến sự phân nhánh, các chuỗi phân nhánh nối tiếp nhau, và kết quả là, một mạng lưới vô tận được hình thành. Ví dụ, sự ngưng tụ của một rượu trihydric - glixerol và axit phtalic đi bazơ. Chức năng của monome càng cao thì mức độ hoàn thành của phản ứng xảy ra hồ hóa càng thấp. Do sự hình thành cấu trúc mạng hoặc nhánh không hoạt động, các yêu cầu để duy trì sự bình đẳng về nồng độ của các nhóm chức và loại bỏ các sản phẩm tạo polycondensation có trọng lượng phân tử thấp không nghiêm ngặt như trong polycondensation tuyến tính.

Quá trình trùng hợp từng bước (hoặc di chuyển) tương tự như trùng hợp tuyến tính về các quy luật chính của nó và cấu trúc của polyme tạo thành. Việc bổ sung từng monome tiếp theo vào chuỗi đang phát triển, cũng là một hạt ổn định, được thực hiện bằng cách dịch chuyển (di chuyển) hydro. Quá trình như vậy diễn ra trong quá trình tổng hợp polyurethane từ isocyanates và glycol:

vv cho đến khi polyme được hình thành

Sự khác biệt giữa trùng hợp từng bước và trùng hợp là không có sự phân lập sản phẩm phụ có trọng lượng phân tử thấp của phản ứng. Nếu glycol được thay thế bằng rượu polyhydric (glycerol, pentaerythritol, v.v.) hoặc diisocyanat triisocyanate, thì sẽ thu được các polyme không gian; phản ứng hình thành chúng tương tự như phản ứng đa tụ ba chiều.

Phản ứng trùng hợp do sự mở vòng của các phân tử đơn chất cũng thường tiến hành theo cơ chế phản ứng từng bước (ví dụ phản ứng trùng hợp e-caprolactam). Quá trình này được kích hoạt bởi một lượng nhỏ nước, axit, bazơ:

Như có thể thấy, chất hoạt hóa chỉ gắn vào phân tử đầu tiên của monome, và trong quá trình phát triển chuỗi, các nhóm chức năng di chuyển đến cuối chuỗi, tức là xảy ra quá trình trùng hợp di chuyển.

Các monome mạch vòng cũng có thể trùng hợp theo cơ chế ion (ví dụ etilen oxit, trioxan, e-caprolactam với natri kim loại, propylen oxit). Khi chiếc nhẫn bị hỏng, các loại liên kết giống nhau được phục hồi bằng cách nối hai, ba chiếc nhẫn bị hỏng thành một chuỗi.