En la química de polímeros , un polímero de adición es un polímero que se forma por simple enlace de monómeros sin la cogeneración de otros productos. La polimerización por adición difiere de la polimerización por condensación , que sí cogenera un producto, generalmente agua. [1] [2] Los polímeros de adición se pueden formar por polimerización en cadena , cuando el polímero se forma por la adición secuencial de unidades monoméricas a un sitio activo en una reacción en cadena , o por poliadición , cuando el polímero se forma por reacciones de adición entre especies de todos los grados de polimerización . Los polímeros de adición se forman por la adición de algunas unidades monoméricas simples repetidamente. Generalmente, los polímeros son compuestos insaturados como alquenos, alcalinos, etc. La polimerización por adición tiene lugar principalmente en el mecanismo de radicales libres. El mecanismo de radicales libres de la polimerización por adición se completa en tres pasos, es decir, iniciación del radical libre, propagación de la cadena, terminación de la cadena.
Muchos polímeros de adición comunes se forman a partir de monómeros insaturados (que suelen tener un doble enlace C=C). [3] Los polímeros de adición más frecuentes son las poliolefinas, es decir, polímeros derivados de la conversión de olefinas (alquenos) en alcanos de cadena larga. La estequiometría es sencilla:
Esta conversión puede ser inducida por una variedad de catalizadores, incluidos radicales libres , ácidos , carbaniones y complejos metálicos .
Ejemplos de dichas poliolefinas son polietilenos , polipropileno , PVC , teflón , cauchos Buna , poliacrilatos , poliestireno y PCTFE .
Cuando dos o más tipos de monómeros experimentan polimerización por adición, el polímero resultante es un copolímero de adición. El film transparente , formado a partir de la polimerización de cloruro de vinilo y cloruro de vinilideno , es un copolímero de adición. [4]
La polimerización por apertura de anillo es un proceso aditivo, pero tiende a generar polímeros similares a la condensación, pero sigue la estequiometría de la polimerización por adición. Por ejemplo, el polietilenglicol se forma abriendo anillos de óxido de etileno :
El nailon 6 (desarrollado para frustrar la patente del nailon 6,6 ) se produce por polimerización por adición, pero químicamente se parece a las poliamidas típicas.
Una distinción universal entre los tipos de polimerización es el desarrollo del peso molecular por los diferentes modos de propagación. Los polímeros de adición forman cadenas de alto peso molecular rápidamente, con mucho monómero restante. Dado que la polimerización por adición tiene cadenas de crecimiento rápido y monómero libre como reactivos, y la polimerización por condensación ocurre de manera escalonada entre monómeros, dímeros y otras cadenas de crecimiento más pequeñas, el efecto del tamaño actual de una molécula de polímero en una reacción continua es profundamente diferente en estos dos casos. Esto tiene efectos importantes en la distribución de pesos moleculares, o polidispersidad , en el polímero terminado.
Los polímeros de adición son generalmente químicamente inertes y poseen enlaces CC fuertes. Por este motivo, no son biodegradables y son difíciles de reciclar. Por el contrario, los polímeros de condensación tienden a ser más fácilmente biodegradables porque sus cadenas principales contienen enlaces más débiles.
El primer polímero de adición útil fue creado por accidente en 1933 por los químicos del ICI Reginald Gibson y Eric Fawcett. Estaban llevando a cabo una serie de experimentos que implicaban la reacción de compuestos orgánicos a altas temperaturas y altas presiones. Prepararon un experimento para hacer reaccionar eteno con benzaldehído con la esperanza de producir una cetona . Dejaron el recipiente de reacción durante la noche y a la mañana siguiente encontraron una pequeña cantidad de un sólido ceroso blanco. Más tarde se demostró que este sólido era polietileno .
Polimerización en cadena : Reacción en cadena en la que el crecimiento de una cadena de polímero se produce exclusivamente por reacción(es) entre monómero(s) y sitio(s) activo(s) en la cadena de polímero con regeneración del sitio(s) activo(s) al final de cada paso de crecimiento. [5]
El término "polimerización por adición" está en desuso por la IUPAC (Unión Internacional de Química Pura y Aplicada) y recomienda el término alternativo polimerización en cadena .