高分子

加成聚合(addition polymerization)

想像一排人,每個人都想牽住下一個人的手,但每個人的手都「鎖著」,直到有人碰到它。碰一下第一個人,他就解鎖、抓住下一個,那一個又解鎖,如此沿著隊伍以快速的連鎖反應一路傳下去,直到沒人可牽。加成聚合正是這樣運作:帶有被鎖住雙鍵的單體被一個接一個打開,直接扣到成長中的鏈上,過程中沒有任何東西被丟掉。

這個機制分三步走。在起始階段,一個起始劑分子裂解成高度反應性的自由基(一個尋找伴侶的未配對電子),它打開一個單體的雙鍵。在成長(傳播)階段,那個被打開的單體如今自己有了反應性末端,於是抓住下一個單體、再下一個,每秒加上數千個,讓鏈爆炸性地成長。在終止階段,兩條成長中的鏈相遇並互相封住末端。因為單體只是單純地加上去、沒有副產物,所以重複單元和單體的原子完全一樣:乙烯(CH2=CH2)變成聚乙烯的 -CH2-CH2- 重複單元,每個原子都留著。

大宗商品塑膠就是這樣做出來的:聚乙烯、聚丙烯、PVC 與聚苯乙烯全都來自帶雙鍵單體的加成聚合。它之所以重要,是因為它快、只需微量起始劑、幾乎不浪費原子。有一點要誠實說明:因為成長仰賴反應性的自由基,微量的氧或雜質就能提早殺死一條鏈,而控制平均鏈長是一門技藝。把它和縮合聚合對照一下——後者慢慢地一步一步建鏈,而且每接一次就吐出一個小分子。

在製造聚乙烯時,一個自由基打開一個乙烯雙鍵,新的反應性末端抓住另一個乙烯、再一個——每秒加上數千個——直到兩條鏈相遇並封住末端。過程不放出水或氣體;單體的每個原子都留在塑膠裡。

加成聚合:打開一個雙鍵,然後把單體一個接一個拉鍊般接上,完全沒有副產物。

又稱鏈鎖(連鎖)聚合。它需要起始劑與雙鍵;重複單元保留單體的每個原子,且不釋出小分子——這一點和縮合聚合不同。

又称
chain-growth polymerization鏈鎖聚合連鎖聚合