البلمرة

في عملية البلمرة التدريجية، تتحد أزواج من المواد المتفاعلة، مهما كان طولها، في كل خطوة لتكوين جزيء بوليمر أطول. ويزداد متوسط ​​الكتلة المولية ببطء. ولا تتشكل السلاسل الطويلة إلا في المراحل المتأخرة من التفاعل. ^{[ 6 ] [ 7 ]}

تتكون البوليمرات المتدرجة النمو من خلال تفاعلات مستقلة بين المجموعات الوظيفية لوحدات المونومر، والتي عادةً ما تحتوي على ذرات غير متجانسة مثل النيتروجين أو الأكسجين. تُصنف معظم البوليمرات المتدرجة النمو أيضًا ضمن بوليمرات التكثيف ، نظرًا لفقدان جزيء صغير كالماء عند إطالة سلسلة البوليمر. على سبيل المثال، تنمو سلاسل البوليستر من خلال تفاعل مجموعات الكحول وحمض الكربوكسيل لتكوين روابط إسترية مع فقدان الماء. مع ذلك، توجد استثناءات؛ فالبولي يوريثان ، على سبيل المثال ، هو بوليمر متدرج النمو يتكون من مونومرات ثنائية الوظيفة من الإيزوسيانات والكحول دون فقدان الماء أو جزيئات متطايرة أخرى، ويُصنف ضمن بوليمرات الإضافة وليس بوليمرات التكثيف.

تزداد أوزان جزيئات البوليمرات المتدرجة ببطء شديد عند التحويل المنخفض، ولا تصل إلى أوزان جزيئية عالية نسبيًا إلا عند التحويل العالي جدًا (أي >95%). وتُعد بلمرة الحالة الصلبة لإنتاج البولي أميدات (مثل النايلون) مثالًا على بلمرة النمو التدريجي. ^{[ 8 ]}

في بلمرة النمو المتسلسل، تتمثل خطوة إطالة السلسلة الوحيدة في إضافة مونومر إلى سلسلة نامية تحتوي على مركز نشط، مثل جذر حر أو كاتيون أو أنيون . وبمجرد بدء نمو السلسلة بتكوين هذا المركز النشط، يكون انتشارها سريعًا عادةً بإضافة سلسلة من المونومرات. وتتشكل السلاسل الطويلة منذ بداية التفاعل. ^{[ 6 ] [ 7 ]}

تتضمن بلمرة النمو المتسلسل (أو بلمرة الإضافة) ربط المونومرات غير المشبعة، وخاصة تلك التي تحتوي على روابط ثنائية بين ذرات الكربون . وتُفقد الرابطة باي بتكوين رابطة سيجما جديدة. تُستخدم بلمرة النمو المتسلسل في تصنيع بوليمرات مثل البولي إيثيلين ، والبولي بروبيلين ، وبولي فينيل كلوريد (PVC)، والأكريلات . في هذه الحالات، تُحوّل الألكينات RCH=CH₂ _{إلى ألكانات ذات وزن جزيئي عالٍ ( -RCHCH₂-} ) _ₙ (حيث R = H، CH₃ _، Cl ، _{CO₂CH₃ )} .

تشمل الأشكال الأخرى لبلمرة نمو السلسلة بلمرة الإضافة الكاتيونية وبلمرة الإضافة الأنيونية . وتؤدي حالة خاصة من بلمرة نمو السلسلة إلى البلمرة الحية . وتتيح بلمرة زيغلر-ناتا تحكمًا كبيرًا في تفرع البوليمر .

تُستخدم طرق متنوعة للتحكم في معدلات بدء وانتشار وإنهاء تفاعلات البلمرة المتسلسلة. ومن المسائل ذات الصلة التحكم في درجة الحرارة ، أو ما يُعرف بإدارة الحرارة، خلال هذه التفاعلات، التي غالبًا ما تكون طاردة للحرارة بشدة. فعلى سبيل المثال، في بلمرة الإيثيلين، تُطلق 93.6 كيلوجول من الطاقة لكل مول من المونومر. ^{[ 8 ]}

تُعدّ طريقة إجراء عملية البلمرة تقنية متطورة للغاية. وتشمل هذه الطرق بلمرة المستحلب ، وبلمرة المحلول ، وبلمرة المعلق ، وبلمرة الترسيب . ورغم إمكانية تحسين تشتت البوليمر ووزنه الجزيئي، إلا أن هذه الطرق قد تتطلب معالجة إضافية لعزل المنتج عن المذيب.

معظم تفاعلات البلمرة الضوئية هي بلمرة نمو السلسلة، والتي تبدأ بامتصاص الضوء المرئي ^{[ 9 ]} أو فوق البنفسجي. ويمكن أن تكون البلمرة الضوئية أيضًا بلمرة نمو متدرج ^{[ 10 ]} . قد يمتص المونومر المتفاعل الضوء مباشرةً ( البلمرة الضوئية المباشرة )، أو قد يمتصه مُحسِّس ضوئي يمتص الضوء ثم ينقل الطاقة إلى المونومر. عمومًا، تختلف خطوة البدء فقط عن خطوة البلمرة الحرارية العادية لنفس المونومر؛ أما خطوات الانتشار والإنهاء ونقل السلسلة اللاحقة فتبقى كما هي ^{[ 6 ]} . في البلمرة الضوئية المتدرجة، يُحفز امتصاص الضوء تفاعل إضافة (أو تكثيف) بين مونومرين مشتركين لا يتفاعلان بدون ضوء. ولا تبدأ دورة انتشار لأن كل خطوة نمو تتطلب وجود الضوء ^{[ 11 ] .}

يمكن استخدام البلمرة الضوئية كعملية تصوير أو طباعة، لأن البلمرة لا تحدث إلا في المناطق المعرضة للضوء. ويمكن إزالة المونومر غير المتفاعل من المناطق غير المعرضة للضوء، تاركًا صورة بوليمرية بارزة. ^{[ 6 ]} وتستخدم عدة أشكال من الطباعة ثلاثية الأبعاد - بما في ذلك الطباعة المجسمة طبقة تلو الأخرى والبلمرة الضوئية ثلاثية الأبعاد بامتصاص فوتونين - البلمرة الضوئية. ^{[ 12 ]}

كما تم إثبات استخدام البلمرة متعددة الفوتونات باستخدام نبضات مفردة لتصنيع هياكل معقدة باستخدام جهاز المرايا الدقيقة الرقمية . ^{[ 13 ]}