縮合聚合物(condensation polymer)
/ con-den-SAY-shun POL-ih-mer /
縮合聚合物是透過普通的官能團反應把單體連起來造出來的,每形成一個連接都排出一個小分子(通常是水)。尼龍、聚酯(PET)以及生命中的蛋白質和多醣,都是縮合聚合物。它的標誌就是那個被丟掉的副產物:加成聚合物保留每一個原子,而縮合聚合物每當兩個單體成鍵,就甩出一點水(或 HCl 等)。
它之所以行得通,是因為每個單體兩端各帶一個反應性官能團,而這些基團靠你早已熟悉的那些縮合相連——酯化(酸 + 醇給出酯 + 水)或醯胺生成(酸 + 胺給出醯胺 + 水)。想像一個單體,一端是 -COOH,另一端是 -OH(或 -NH2)。它的酸端與鄰居的醇端反應形成酯,放出水;現在連好的這一段,一側仍有自由的 -COOH,另一側仍有自由的 -OH,於是它繼續向兩個方向往外反應。任意兩段只要末端對得上就能融合——短鏈併成長鏈,長鏈再併成很長的鏈——這正是它被稱為逐步增長的原因:聚合物是由碎片一步步搭起來的,而不是靠一條拉鍊式的鏈式反應。尼龍把酸連到胺(醯胺鍵);聚酯把酸連到醇(酯鍵)。
縮合聚合物之所以重要,是因為它們既包括最堅韌的合成纖維,又——令人驚訝地——包括生命的聚合物。蛋白質是胺基酸靠肽鍵(醯胺鍵)相連、排出水——一種縮合聚合物。多醣是糖靠糖苷鍵相連、排出水——也是縮合聚合物。所以尼龍和絲、聚酯和纖維素是同一邏輯造出的表親:把一次失水的縮合重複成千上萬遍。而且,由於每個連接都能被水解回去,許多縮合聚合物可以被分解(被消化,或被回收),不像加成塑膠那條惰性主鏈。
尼龍-66 由一種二元酸(HOOC-(CH2)4-COOH)和一種二元胺(H2N-(CH2)6-NH2)反應生成:每個 -COOH 與一個 -NH2 連成醯胺鍵,每個連接排出一分子水,搭出一條很長的 -CO-NH- 鏈。PET(聚酯)原理相同,只是把二元酸連到二元醇,形成酯鍵。
兩端帶官能團的單體縮合,每個連接排出水——蛋白質和尼龍共用這套逐步增長的邏輯。
每個單體必須是雙官能的(兩端都能反應),否則鏈止步於二聚體。逐步增長要達到高分子量很慢:長鏈只在很晚、接近完全轉化時才出現——與加成聚合物那種快速的鏈增長很不一樣。