Изворни код странице Полимеризација

{{Quote box
 |title =[[International Union of Pure and Applied Chemistry|-{IUPAC}-]] дефиниција
 |width = 350px 
 |quote = Полимеризација: Процес претварања [[мономер]]а или мешавине мономера у [[полимер]].<ref>{{cite journal|title=Glossary of basic terms in polymer science (IUPAC Recommendations 1996)|journal=[[Pure and Applied Chemistry]]|date=1996|volume=68|issue=12|pages=2287–2311|doi=10.1351/pac199668122287|url=https://www.iupac.org/publications/pac/1996/pdf/6812x2287.pdf|last1=Jenkins|first1=A. D.|last2=Kratochvíl|first2=P.|last3=Stepto|first3=R. F. T.|last4=Suter|first4=U. W.|s2cid=98774337}} See definition 3.1, p. 2305.</ref> 
}}
[[Датотека:Polystyrene formation.PNG|thumb|right|340px|Пример ''полимеризације алкена'', у којој се двострука веза сваког [[стирен]]ског мономера реформише као једнострука веза плус веза за други стиренски мономер. Производ је [[полистирен]].]]
[[Датотека:Styrene polymerization.png|мини|right|250п|Пример '''полимеризације алкена''', у којој двострука веза сваког мономера [[стирен]]а формира једноструку везу са другим мономером и формира [[полистирен]].]]

'''Полимеризација''' је реакција услед које [[хемијско једињење|хемијска једињења]] мале [[молекулска маса|молекулске масе]] (мономери) или смеша неколико таквих једињења реагују међусобно, све док се не исцрпе слободне [[funkcionalna grupa|функционалне групе]], услед чега настају [[молекул]]и са много већом молекулском масом од реактаната.<ref>{{cite book|author=Young, R. J|title=Introduction to Polymers |url=https://archive.org/details/introductiontopo00youn_0|location= |publisher=Chapman & Hall |year=1981|isbn=0-412-22170-5|pages=}}</ref><ref>[http://goldbook.iupac.org/P04740.html International Union of Pure and Applied Chemistry, et al. (2000) ''IUPAC Gold Book'', '''Polymerization''']</ref><ref name="clayden_organic">{{cite book|title=Organic chemistry|url=https://books.google.com/books?id=kQgu2j_ber0C|location=|publisher=Oxford University Press|isbn=978-0198503460|pages=1450–1466 |last1=Clayden |first1=Jonathan |last2=Greeves |first2=Nick |last3=Warren |first3=Stuart |date=15 March 2012 }}</ref> Продукат ове реакције је [[полимер]].<ref name="Clayden1st">{{Clayden1st}}</ref><ref name="March6th">{{March6th}}</ref>

Реакције полимеризације се деле на:
* [[Постепена полимеризација]] - код ове полимеризације реакција се одвија „корак по корак“, тј. прво међусобно реагују два мономера градећи [[Димер (хемија)|димер]], а потом димери реагују међусобно градећи тетрамере итд. 
* [[Ланчана полимеризација]] - код ове полимеризације реакција се одвија као „лавина“, она почиње од реакције иницирања активне форме мономера, која је у стању да себи прикључи следеће мономере у реакцији пропагације. У овом процесу настају полимери великих молекулских маса. 

Почевши од тридесетих година [[20. век|XX века]] многе реакције полимеризације су почеле да се користе у индустрији. Брзина полимеризације зависи од [[температура|температуре]], [[притисак|притиска]], количине и врсте иницијатора или [[катализа]]тора. 

Према техничком начину спровођења полимеризације се деле на:
# Полимеризација у [[раствор]]у - код које је средина у којој се одвија полимеризација одговарајући [[растварач]], у коме се растварају како мономери тако и иницијатори. 
# Емулзиона полимеризација - код које мономери граде [[емулзија|емулзионе]] молекуле, док се иницијатор налази у властитом раствору. 
# Полимеризација у блоку - код које се течном мономеру директно додаје иницијатор.
# Полимеризација у гасној фази - код које су мономери гасови ниске [[критична температура|критичне температуре]].
# Полимеризација на граници фаза - код које се мономер налази у једној течној фази, а иницијатор у другој.

== Преглед ==

{| align="right" class="infobox" style="text-align:center;"
|
<div style="font-size:14px; font-weight:bold;">Хомополимери</div>
:<math>A + A + A+... \rightarrow AAAA ...</math>

<div style="font-size:14px; font-weight:bold;">Кополимери</div>
:<math>A + B + A+B... \rightarrow ABAB ...</math>
|}

У [[chemical compound|хемијским једињењима]], полимеризација се може десити путем различитих реакционих механизама који варирају по сложености због [[functional group|функционалних група]] присутних у реактантима<ref name="clayden_organic"/> и њихових инхерентних [[Sterni efekt|стеричних ефеката]]. У једноставнијим полимеризацијама, [[алкени]] формирају полимере кроз релативно једноставне [[free-radical reaction|реакције радикала]]; насупрот томе, реакције које укључују супституцију [[carbonyl group|карбонилне групе]] захтевају сложенију синтезу због начина на који се реактанти полимеришу.<ref name="clayden_organic" /> [[Алкани]] се такође могу полимеризовати, али само уз помоћ јаких киселина.<ref>{{cite journal|doi=10.1080/00222337308066378 |title=Polymerization (Polycondensation) of Alkanes over Fluosulfonic Acid and Antimony Pentafluoride |last1=Roberts |first1=Durward T. |last2=Calihan |first2=Lawrence E. |journal=Journal of Macromolecular Science: Part A - Chemistry |date=1973 |volume=7 |issue=8 |pages=1629–1640}}</ref>

Пошто алкени могу да се полимеризују у донекле једноставним радикалним реакцијама, они формирају корисна једињења као што су [[Polyethylene|полиетилен]] и [[поливинил хлорид]] (-{PVC}-),<ref name="clayden_organic" /> који се сваке године производе у великим тонажама<ref name="clayden_organic" /> због њихове корисности у производним процесима комерцијалних производа, као што су као цеви, изолација и амбалажа. Генерално, полимери као што је -{PVC}- се називају „''хомополимери''”, јер се састоје од поновљених дугих ланаца или структура исте мономерне јединице, док се полимери који се састоје од више од једне мономерне јединице називају [[copolymer|кополимери]] (или „ко-полимери”).<ref>{{Cite book|author=Cowie, J.M.G.|title=Polymers: Chemistry and Physics of Modern Materials, Chapman and Hall|year=1991|isbn=0849398134|pages=4}}</ref>

Друге мономерне јединице, као што су формалдехидни хидрати или једноставни алдехиди, су у стању да се полимеризују на прилично ниским температурама (око -80&nbsp;°C) да формирају [[trimer (chemistry)|тримере]];<ref name="clayden_organic" /> молекула који се састоје од 3 мономерне јединице, који могу да се циклизују формирајући цикличне структуре, или се подвргавају даљим реакцијама да формирају [[tetramer|тетрамере]],<ref name="clayden_organic" /> или једињења са 4 мономерне јединице. Такви мали полимери се називају [[олигомер]]и.<ref name="clayden_organic" /> Генерално, пошто је формалдехид изузетно реактиван електрофил, он дозвољава [[nucleophile|нуклеофилно]] додавање [[хемиацетал]]них интермедијера, који су генерално краткотрајна и релативно нестабилна једињења „средње фазе“ која реагују са другим присутним молекулима да би се формирала стабилнија полимерна једињења.

==<span class="anchor" id="Step-growth v chain growth polymerization"></span>Постепени раст наспрам полимеризације ланчаног раста==

Постепени и ланчани раст су главне класе механизама реакције полимеризације. Први је често лакши за имплементацију, али захтева прецизну контролу [[стехиометрија|стехиометрије]]. Каснији поузданије даје полимере високе молекуларне тежине, али је применљив само на одређене мономере.

=== Постепени раст ===
{{Main|Постепена полимеризација}}
У степенастој полимеризацији, парови реактаната, било које дужине, комбинују се у сваком кораку да би формирали дужи полимерни молекул. [[Molar mass distribution#Number average molar mass|Просечна моларна маса]] расте споро. Дуги ланци се формирају тек касно у реакцији.<ref name="Allcock">Allcock H.R., Lampe F.W. and Mark J.F. {{cite book|author= |title=Contemporary Polymer Chemistry |location= |publisher= |year=|isbn=0-13-065056-0|pages=29-30|edition=3rd}} (Pearson Prentice-Hall 2003).</ref><ref name="Fried">{{Cite book |last=Fried |first=Joel R. |title=Polymer Science and Technology |url=https://archive.org/details/polymersciencete0000frie |date=2003 |publisher=Prentice-Hall |isbn=0-13-018168-4 |page=[https://archive.org/details/polymersciencete0000frie/page/23 23] |edition=2nd}}</ref>

Полимери степенастог раста се формирају независним корацима реакције између функционалних група мономерних јединица, које обично садрже [[хетероатом]]е као што су азот или кисеоник. Већина полимера са степенастим растом се такође класификује као [[condensation polymer|кондензациони полимери]], пошто се мали молекул као што је вода губи када се полимерни ланац продужи. На пример, [[полиестер]]ски ланци расту реакцијом група [[алкохол]]а и [[carboxylic acid|карбоксилне киселине]] да формирају [[естар]]ске везе са губитком воде. Међутим, постоје изузеци; на пример, [[полиуретан]]и су полимери постепеног раста формирани од [[изоцијанат]]них и алкохолних бифункционалних мономера) без губитка воде или других испарљивих молекула, и класификовани су као [[addition polymer|адициони полимери]], а не као кондензациони полимери.

Полимери са степенастим растом повећавају молекулску тежину веома малом брзином при нижим конверзијама и достижу умерено високе молекулске масе само при веома високој конверзији (тј. >95%). ''Полимеризацијом у чврстом стању'' да би се добили полиамиди (нпр. најлони), што је пример полимеризације степенастим растом.<ref name="ullmannC2">{{Ullmann |doi=10.1002/14356007.a21_487.pub3|title=Polyethylene|year=2014|last=Jeremic|first=Dusan|pages=1–42|isbn=9783527306732}}</ref>

=== Ланчани раст ===

У полимеризацији ланчаног раста (или ланца), једини корак реакције продужетка ланца је додавање мономера растућем ланцу са активним центром као што је [[слободни радикал]], [[катјон]] или [[анјон]]. Када се раст ланца покрене формирањем активног центра, пропагација ланца је обично брза додавањем низа мономера. Дуги ланци се формирају од почетка реакције.<ref name="Allcock"/><ref name="Fried"/>

Полимеризација ланчаног раста (или адициона полимеризација) укључује међусобно повезивање незасићених мономера, посебно који садрже [[Двострука веза|двоструке везе]] угљеник-угљеник. Пи-веза се губи формирањем нове сигма везе. Полимеризација ланчаног раста је укључена у производњу полимера као што су [[polyethylene|полиетилен]], [[polypropylene|полипропилен]], [[polyvinyl chloride|поливинил хлорид]] (-{PVC}-), [[acrylate|акрилат]]. У овим случајевима, алкени -{RCH=CH<sub>2</sub>}- се претварају у алкане високе молекулске тежине -{(-RCHCH<sub>2</sub>-)<sub>n</sub>  (R = H, CH<sub>3</sub>, Cl, CO<sub>2</sub>CH<sub>3</sub>)}-.

Други облици полимеризације раста ланца укључују [[cationic addition polymerization|катјонску адициону полимеризацију]] и [[anionic addition polymerization|анјонску адициону полимеризацију]]. Посебан случај полимеризације ланчаног раста доводи до [[living polymerization|живе полимеризације]]. [[Ziegler–Natta polymerization|Зиглер-Ната полимеризација]] омогућава значајну контролу [[Branching (polymer chemistry)|гранања полимера]].

[[Image:Ethylene polymerization.png|thumb|right|Полимеризација [[етилен]]а]]

Користе се различите методе за манипулацију стопа иницијације, пропагације и завршетка током полимеризације ланца. Повезано питање је контрола температуре, која се такође назива управљање топлотом, током ових реакција, које су често веома егзотермне. На пример, при полимеризацији [[етилен]]а ослобађа се 93,6 -{kJ}- енергије по молу мономера.<ref name="ullmannC2"/>

Начин на који се полимеризација спроводи је високо развијена технологија. Методе укључују [[emulsion polymerization|полимеризацију емулзије]], [[solution polymerization|полимеризацију раствора]], [[suspension polymerization|полимеризацију суспензије]] и [[precipitation polymerization|преципитациону полимеризацију]]. Иако се полимерна [[dispersity|дисперзност]] и молекулска тежина могу побољшати, ове методе могу да уведу додатне захтеве за обраду да би се производ изоловао од растварача.

=== Фотополимеризација ===
{{main|Фотополимер}}

Већина реакција ''фотополимеризације'' су полимеризације ланчаног раста које се иницирају апсорпцијом видљиве<ref>{{Cite journal|last1=McKenzie|first1=Thomas G.|last2=Fu|first2=Qiang|last3=Wong|first3=Edgar H. H.|last4=Dunstan|first4=Dave E.|last5=Qiao|first5=Greg G.|title=Visible Light Mediated Controlled Radical Polymerization in the Absence of Exogenous Radical Sources or Catalysts|journal=Macromolecules|date=2015-06-23|volume=48|issue=12|pages=3864–3872|doi=10.1021/acs.macromol.5b00965|issn=0024-9297|bibcode=2015MaMol..48.3864M|url=https://figshare.com/articles/journal_contribution/Visible_Light_Mediated_Controlled_Radical_Polymerization_in_the_Absence_of_Exogenous_Radical_Sources_or_Catalysts/2155795/files/3789646.pdf}}</ref> или ултраљубичасте светлости. Светлост може бити апсорбована било директно реактантним мономером (''директна'' фотополимеризација), или ''фотосензибилизатором'' који апсорбује светлост и затим преноси енергију на мономер. Генерално, само се корак иницијације разликује од корака уобичајене термичке полимеризације истог мономера; накнадни кораци пропагације, завршетка и преноса ланца су непромењени.<ref name="ALM">{{cite book|author=Allcock H.R.|author2=Lampe F.W.|author3=Mark J.F.|title=Contemporary Polymer Chemistry|edition=3rd|publisher=Pearson Prentice-Hall|year=2003|isbn=0-13-065056-0|chapter=5}}</ref> У фотополимеризацији степена раста, апсорпција светлости покреће реакцију додавања (или кондензације) између два комономера који не реагују без светлости. Циклус пропагације се не покреће, јер сваки корак раста захтева присуство светлости.<ref name="Soto 2014">{{cite journal |last=Soto |first=Marc |author2=Sebastián, Rosa María | last3 = Marquet | first3 = Jordi |title=Photochemical Activation of Extremely Weak Nucleophiles: Highly Fluorinated Urethanes and Polyurethanes from Polyfluoro Alcohols |journal=J. Org. Chem. |date=2014 |volume=79 |issue= 11|pages=5019–5027 |doi=10.1021/jo5005789 |pmid=24820955 }}</ref>

Фотополимеризација се може користити као фотографски или штампарски процес, јер се полимеризација дешава само у областима које су биле изложене светлости. Нереаговани мономер се може уклонити из неекспонираних региона, остављајући рељефну полимерну слику.<ref name="ALM"/> Неколико облика [[3Д штампа|3Д штампања]] — укључујући [[stereolithography|стереолитографију]] слој-по-слој и [[two-photon absorption#3D photopolymerization|двофотонску апсорпциону 3Д фотополимеризацију]] — користи фотополимеризацију.<ref>{{cite journal|title=Additive manufacturing of ceramics from preceramic polymers|journal=Additive Manufacturing|date=May 2019|volume=27|pages=80–90|doi=10.1016/j.addma.2019.02.012|arxiv=1905.02060|last1=Wang|first1=Xifan|last2=Schmidt|first2=Franziska|last3=Hanaor|first3=Dorian|last4=Kamm|first4=Paul H.|last5=Li|first5=Shuang|last6=Gurlo|first6=Aleksander|s2cid=104470679}}</ref>

Мултифотонска полимеризација коришћењем појединачних импулса такође је демонстрирана за израду сложених структура коришћењем [[digital micromirror device|дигиталног микроогледала]].<ref>{{Cite journal|last1=Mills|first1=Benjamin|last2=Grant-Jacob|first2=James A|last3=Feinaeugle|first3=Matthias|last4=Eason|first4=Robert W|title=Single-pulse multiphoton polymerization of complex structures using a digital multimirror device|journal=Optics Express|language=EN|date=2013-06-17|volume=21|issue=12|pages=14853–8|doi=10.1364/oe.21.014853|pmid=23787672|issn=1094-4087|bibcode=2013OExpr..2114853M|url=https://eprints.soton.ac.uk/356463/1/oe-21-12-14853.pdf|doi-access=free}}</ref>

== Референце ==
{{reflist|30em}}

== Литература ==
{{Литература|30em}}
* {{Cite book|author=Cowie, J.M.G.|title=Polymers: Chemistry and Physics of Modern Materials, Chapman and Hall|year=1991|isbn=0849398134|pages=4}}
* {{Cite book|last=Fried |first=Joel R. |title=Polymer Science and Technology |url=https://archive.org/details/polymersciencete0000frie |date=2003 |publisher=Prentice-Hall |isbn=0-13-018168-4 |page=[https://archive.org/details/polymersciencete0000frie/page/23 23] |edition=2nd}}
* {{cite journal|vauthors=Phillips R|title=Photopolymerization|journal=[[Journal of Photochemistry|J. Photochem.]]|date=1984|volume=25|issue=1|pages=79–82|doi=10.1016/0047-2670(84)85016-9}}
* {{cite web|last=Burton|first=Jeff|title=A Primer on UV-Curable Inkjet Inks|url=http://www.signindustry.com/flatbed_UV/articles/2008-11-17-SGIA_Primer_on_UV-Curable_Inkjet_Inks.php3|publisher=Specialty Graphic Imaging Association|access-date=31. 10. 2021|archive-date=06. 08. 2020|archive-url=https://web.archive.org/web/20200806055339/http://www.signindustry.com/flatbed_UV/articles/2008-11-17-SGIA_Primer_on_UV-Curable_Inkjet_Inks.php3|url-status=}}
* {{cite journal|vauthors=Fouassier JP, Allonas X, Burget D|title=Photopolyermziation reactions under visible lights: principle, mechanisms and examples of applications|journal=Progress in Organic Coatings|date=2003|volume=47|issue=1|pages=16–36|doi=10.1016/S0300-9440(03)00011-0}}
* {{cite journal|vauthors=Crivello JV, Reichmanis E|title=Photopolymer Materials and Processes for Advanced Technologies|journal=[[Chemistry of Materials|Chem. Mater.]]|date=2014|volume=26|issue=1|pages=533–48|doi=10.1021/cm402262g}}
* {{Cite book|title=Polymers: Chemistry and Physics of Modern Materials|vauthors=Cowie JM|publisher=CRC Press|year=2007|isbn=9780849398131|edition=3rd|location=Boca Raton|pages=76}}
* {{cite journal |title=Studies on Polymerization and Ring Formation. I. An Introduction to the General Theory of Condensation Polymers |doi=10.1021/ja01383a041 | vauthors = Carothers WH | | journal = Journal of the American Chemical Society |date= 1929 | volume = 51 | issue =  8| pages=2548–2559}}
* {{Cite book |first = Paul J. | last = Flory | url = https://books.google.com/books?id=CQ0EbEkT5R0C&pg=PA37 | title = Principles of Polymer Chemistry | publisher = Cornell University Press | date = 1953 | pages = 39 | isbn = 0-8014-0134-8}}
* {{Cite book |first1= Susan E. M. | last1= Selke | first2 = John D. | last2 = Culter | first3 = Ruben J. | last3 = Hernandez | url = https://books.google.com/books?id=1aM9n0hovOoC&q=Flory+polymer+addition+condensation | title = Plastics packaging: Properties, processing, applications, and regulations | publisher = Hanser | date = 2004 | page = 29 | isbn = 1-56990-372-7}}
* {{cite journal | vauthors = Schamboeck V, Iedema PD, Kryven I | title = Dynamic Networks that Drive the Process of Irreversible Step-Growth Polymerization | journal = Scientific Reports | volume = 9 | issue = 1 | pages = 2276 | date = February 2019 | pmid = 30783151 | pmc = 6381213 | doi = 10.1038/s41598-018-37942-4 }}
* {{Cite book |last = Seymour | first = Raymond | title = Polymer Chemistry An Introduction | url = https://archive.org/details/polymerchemistry0000seym_v7v8 | publisher = Marcel Dekker, Inc. | isbn = 978-0-8247-8719-6 | year = 1992}}
* {{Cite book |vauthors = Mark HF, Bikales NM, Overberger CG, Menges G | title = Encyclopedia of Polymer Science and Engineering | publisher = Wiley-Interscience | location = New York | year = 1988}}
{{Литература крај}}

== Спољашње везе ==
{{Commonscat|Polymerization}}
* [http://www.daviddarling.info/encyclopedia/A/addition_reaction.html Internet Encyclopedia of Science]

{{Органске реакције}}
{{Нормативна контрола}}

[[Категорија:Хемијске реакције]]
[[Категорија:Полимери]]