Polimerización por policondensación: mecanismo y morfología de los polímeros

Procesos de Policondensación: Fundamentos y Requisitos

En este mecanismo intervienen las reacciones de condensación o unión de grupos funcionales con estructura adecuada, con eliminación de un residuo que suelen ser moléculas simples. Estas moléculas deben ser eliminadas del medio de reacción para favorecer la reacción de condensación.

Esto se debe a que los procesos de condensación suelen ser reacciones de equilibrio. Al eliminar uno de los productos que se obtiene en la reacción, se consigue desplazar el equilibrio del proceso hacia la derecha, favoreciendo así la formación del polímero.

Mecanismo de la Polimerización por Etapas

Los procesos de policondensación se caracterizan por el crecimiento gradual que experimenta la cadena del polímero que se forma. Se trata, por tanto, de una polimerización por etapas.

El crecimiento de la cadena se desarrolla en las siguientes fases:

1. Etapas iniciales: Los monómeros reaccionan entre sí, generando fragmentos de bajo peso molecular denominados oligómeros. El monómero se agota en los primeros momentos del proceso.
2. Crecimiento gradual: Posteriormente, los oligómeros comienzan a reaccionar entre sí, produciendo fragmentos de mayor tamaño. Estos fragmentos continúan su crecimiento al reaccionar con otros fragmentos mayores.
3. Formación del polímero: La cadena polimérica completa se obtiene cuando el peso molecular de la macromolécula formada es superior al peso molecular crítico.

Morfología y Estructura de los Polímeros Generados

Reacción de Condensación y Grupos Funcionales

Un grupo funcional “a” reacciona con un segundo grupo funcional “b” para generar un nuevo grupo funcional “c”, a través del cual quedarán unidos los dos monómeros que han reaccionado.

En el caso de las reacciones de condensación tipo adición-eliminación, también se forma un subproducto “d” que debe ser eliminado para favorecer el proceso.

Ubicación de los Grupos Funcionales Reactivos

La ubicación de los dos grupos funcionales que reaccionan entre sí puede ser:

• En una sola molécula: El monómero contiene los dos grupos funcionales (a y b). Cuando los grupos funcionales a y b están presentes en el mismo monómero, se generan cadenas idénticas en su forma.
• En moléculas distintas: Cada grupo funcional puede estar en una molécula diferente. En este caso, es necesario que haya al menos dos grupos funcionales de cada tipo en cada molécula.

Tipos de Polímeros según la Funcionalidad del Monómero

La funcionalidad del monómero (el número de grupos funcionales reactivos) determina la morfología final del polímero:

• Monómeros Bifuncionales: Cuando se emplean monómeros bifuncionales (con solo 2 grupos funcionales, iguales o distintos), solamente se pueden obtener polímeros de tipo lineal.
• Monómeros Multifuncionales: Si los monómeros que se emplean en la polimerización presentan tres o más grupos funcionales en su estructura, se obtiene polímeros de tipo ramificado o entrecruzado.

Cuando los monómeros que participan en la polimerización tienen el mismo grupo funcional, aparecen muchas disposiciones estructurales de estos monómeros.