缩合聚合物(condensation polymer)
/ con-den-SAY-shun POL-ih-mer /
缩合聚合物是通过普通的官能团反应把单体连起来造出来的,每形成一个连接都排出一个小分子(通常是水)。尼龙、聚酯(PET)以及生命中的蛋白质和多糖,都是缩合聚合物。它的标志就是那个被丢掉的副产物:加成聚合物保留每一个原子,而缩合聚合物每当两个单体成键,就甩出一点水(或 HCl 等)。
它之所以行得通,是因为每个单体两端各带一个反应性官能团,而这些基团靠你早已熟悉的那些缩合相连——酯化(酸 + 醇给出酯 + 水)或酰胺生成(酸 + 胺给出酰胺 + 水)。想象一个单体,一端是 -COOH,另一端是 -OH(或 -NH2)。它的酸端与邻居的醇端反应形成酯,放出水;现在连好的这一段,一侧仍有自由的 -COOH,另一侧仍有自由的 -OH,于是它继续向两个方向往外反应。任意两段只要末端对得上就能融合——短链并成长链,长链再并成很长的链——这正是它被称为逐步增长的原因:聚合物是由碎片一步步搭起来的,而不是靠一条拉链式的链式反应。尼龙把酸连到胺(酰胺键);聚酯把酸连到醇(酯键)。
缩合聚合物之所以重要,是因为它们既包括最坚韧的合成纤维,又——令人惊讶地——包括生命的聚合物。蛋白质是氨基酸靠肽键(酰胺键)相连、排出水——一种缩合聚合物。多糖是糖靠糖苷键相连、排出水——也是缩合聚合物。所以尼龙和丝、聚酯和纤维素是同一逻辑造出的表亲:把一次失水的缩合重复成千上万遍。而且,由于每个连接都能被水解回去,许多缩合聚合物可以被分解(被消化,或被回收),不像加成塑料那条惰性主链。
尼龙-66 由一种二元酸(HOOC-(CH2)4-COOH)和一种二元胺(H2N-(CH2)6-NH2)反应生成:每个 -COOH 与一个 -NH2 连成酰胺键,每个连接排出一分子水,搭出一条很长的 -CO-NH- 链。PET(聚酯)原理相同,只是把二元酸连到二元醇,形成酯键。
两端带官能团的单体缩合,每个连接排出水——蛋白质和尼龙共用这套逐步增长的逻辑。
每个单体必须是双官能的(两端都能反应),否则链止步于二聚体。逐步增长要达到高分子量很慢:长链只在很晚、接近完全转化时才出现——与加成聚合物那种快速的链增长很不一样。