บทที่ พอลิเมอไรเซชัน (polymerization)

บทท่ี บทท่ี พอลิเมอไรเซชนั พอลิเมอไรเซชนั

(Polymerization)(Polymerization)(A) พอลิเมอไรเซชนัแบบขัน้ หรอื ควบแน่น(B) พอลิเมอไรเซชนัแบบลกูโซแ่รดิคัล หรอื เพิม่เขา้(C) พอลิเมอไรเซชนัแบบไอออนิก (D) พอลิเมอไรเซชนัแบบโคออรดิ์เนชนั

A. พอลิเมอไรเซชนัแบบขัน้ หรอื ควบแน่น (Step or Condensation Polymerization)

(I) พอลิเมอไรเซชนัแบบขัน้ท่ีเป็นเสน้ตรง (Linear Step Polymerization)

เมื่อพจิารณาปฏิกิรยิาระหวา่งกรดเทเรพทาลิค และ เอธลิีนไกลคอล ซึง่ท้ังสองโมเลกลุมหีมูฟ่งัก์ชนันัล 2หมู ่ (difunctional compounds)

เอสเทอรท่ี์เกิดจากปลายด้านหนึ่งของกรดคารบ์อกซลิิคทำาปฏิกิรยิากับปลายด้านหนึ่งของไฮดรอกซลิเรยีกวา่ ไดเมอร์

COOHHOOC HOCH2CH2OH

COOCH2CH2OHHOOC

+

+ H2O

ไดเมอรส์ามารถเกิดปฏิกิรยิาต่อเป็นไตรเมอร ์ หรอืเตตระเมอร ์ ท่ีมหีมู่ฟงัก์ชนันัล 2 หมู ่และ เกิดปฏิกิรยิาต่อไปเรื่อย ๆ ได้พอลิเมอรน์ำ้าหนักโมเลกลุสงูท่ีมโีครงสรา้งเป็นเสน้ตรง ถ้าใชม้อนอเมอรท่ี์มหีมูฟ่งัก์ชนันัลมากกวา่ 2หมู ่ จะได้พอลิเมอรท่ี์มก่ิีงก้านสาขา เชน่ เมื่อใชก้รดเทเรพทาลิคทำาปฏิกิรยิากับกลีเซอรอล ซึง่มหีมูฟ่งัก์ชนันัล 3หมู ่ ผลิตภัณฑ์ท่ีได้จะเป็นพอลิเอสเทอรท่ี์ไมเ่ป็นเสน้ตรง

พอลิคอนเดนเซชนั (Polycondensation)

ปฏิกิรยิาท่ีมโีมเลกลุขนาดเล็กถกูกำาจดัออกระหวา่งการเกิดปฏิกิรยิา เชน่ โมเลกลุของนำ้าถกูกำาจดัออกในระหวา่งการเตรยีมพอลิ

เอสเทอรแ์บบเสน้ตรง ดังสมการขา้งล่าง เมื่อ R1 และ R2 แทนด้วยไฮโดรคารบ์อน

HOOC R1 COOH HO R2 OH

H OOC R1 COO R2 OHn H2O+ (2n-1)

nn +

นอกจากน้ีพอลิเอสเทอรย์งัสามารถเตรยีมจากมอนอเมอรช์นิดเดียวท่ีมฟีงัก์ชนันัล

สองหมูเ่ชน่ (- hydroxy carboxylic acids)

HO R COOH HO R COO Hn H2On (n-1)+

พอลิเอไมด์สามารถเตรยีมจากปฏิกิรยิาควบแน่นระหวา่งมอนอเมอรท่ี์มหีมูฟ่งัก์ชนั

นัล 2 หมูเ่ชน่ เอมนี และ คารบ์อกซลิ

R1 NH2H2Nn HOOC R2 COOHn+

H2O(n-1)+H N R1 NHOC R2 C OHn

H O

H2N R COOH H N R C

H

OH

O

n H2O(n-1)+

พอลิแอดดิชนั (Polyaddition)เป็นพอลิเมอไรเซชนัระหวา่งมอนอเมอรท่ี์มี

หมูฟ่งัก์ชนันัล 2 หมู ่ แต่ไมม่กีารขจดัโมเลกลุขนาดเล็กออกระหวา่งการเกิด

ปฏิกิรยิา เชน่ พอลิยูรเีทนท่ีเตรยีมจากปฏิกิรยิาระหวา่ง

ไดไอโซไซยาเนต และ ไดออล (diol)O C N R1 N C O HO R2 OHn+

C NH R1 NH C

O

O R2 O n

O

พอลิยูเรยี เป็นปฏิกิรยิาของไดไอโซไซยาเนต กับไดเอมนี

การนำาปฏิกิรยิา - Diels Alder มาประยุกต์ใช้เพื่อเตรยีมพอลิเมอร ์เชน่

พอลิเมอไรเซชนัของไซโคล - เพนตะไดอีน ดังสมการ

+n O C N R1 N C O H2N R2 RN2n

C

O

NH R1 NH C

O

NH R2 NH n

++(n+1)

nn

(II) พอลิเมอไรเซชนัแบบขัน้ท่ีไม่เป็นเสน้ตรง - (Non Linear

Step Polymerization)เป็นปฏิกิรยิาระหวา่งมอนอเมอรซ์ึง่มหีมู่

ฟงัก์ชนันัลมากกวา่ 2 หมู ่ ขัน้แรกจะได้โครงสรา้งของพอลิเมอรท่ี์มก่ิีงก้าน หลัง

จากนัน้จะมกีารเพิม่ขนาดหรอืนำ้าหนักโมเลกลุอยา่งรวดเรว็ ในท่ีสดุได้พอลิเมอร์โครงสรา้งแบบรา่งแห ซึง่มสีมบติัแตกต่างจากพอลิเมอรแ์บบเสน้ตรง ตัวอยา่ง

เชน่ ปฏิกิรยิาระหวา่งไดคารบ์อกซลิิกแอซคิ และ ไตรออล ซึง่มหีมูฟ่งัก์ชนันัล 3หมูไ่ด้พอลิเมอรโ์ครงสรา้งแบบรา่งแหดังนี้

O R/ O C

OO

R C

O

O R/ O

O

C

C

O

R

O

R

C

C

O

O

O

O

RO

O

R/

O

OC

C

O

O

R

R

C

C

O

O

O

O R/ O

O

พอลิเมอรโ์ครงสรา้งแบบรา่งแห (Network Polymers)

ฟอรม์าลดีไฮด์เป็นพอลิเมอรแ์บบรา่งแหชนิดแรกซึง่เตรยีมขึน้โดยพอลิเมอไรเซชนัแบบขัน้ เริม่จากเตรยีมพอลิเมอรน์ำ้าหนักโมเลกลุตำ่า หลังจากนัน้พอลิเมอรจ์ะถกูทำาให้ไหลภายใต้ความดันและความรอ้นในแมพ่มิพ ์เพื่อขึน้รูปเป็นพอลิเมอร์โครงสรา้งแบบรา่งแห

เนื่องจากฟอรม์าลดีไฮด์มหีมู่ฟงัก์ชนั 2 หมู ่ เมื่อต้องการทำาให้เกิดโครงสรา้งแบบรา่งแหจงึต้องใชส้ารต้ังต้นรว่มอ่ืน ๆ ท่ีมจีำานวน

หมูฟ่งัก์ชนันัลมากกวา่ 2 หมู ่ โดยท่ัวไปนิยมใช ้ฟนีอล ยู

เรยี และเมลามนี

CH

O

H

Formaldehyde

H 2N C NH 2

O

Urea

OH

Phenol

N

N

NNH 2

NH 2

NH 2

Melamine

(B) พอลิเมอไรเซชนัแบบลกูโซแ่รดิคัลหรอืเพิม่เขา้

(Radical Chain or Addition Polymerization)

การเพิม่นำ้าหนักโมเลกลุของพอลิเมอร์เกิดขึน้โดย การเพิม่มอนอเมอรเ์ขา้ท่ีปลายสายโซโ่มเลกลุท่ีมแีรดิคัลเป็น

ตำาแหน่งท่ีวอ่งไวต่อการเกิดปฏิกิรยิา มอนอเมอรท่ี์

สามารถเกิดพอลิเมอไรเซชนัประเภทนี้เป็น

ประเภทไวนิลมอนอเมอร์กลไกของพอลิเมอไรเซชนัแบง่เป็น 3 ขัน้ คือ อินนิทิเอชนั โปรปาเกชนั และเทอรม์เินชนั

1) อินนิทิเอชนั เก่ียวขอ้งกับการสรา้งแรดิคัลซึง่เป็น

ตำาแหน่งท่ีวอ่งไวต่อการ เกิดปฏิกิรยิา ประกอบด้วย 2 ขัน้ คือ ขัน้แรกตัวรเิริม่ (I) แตกตัวให้แรดิคัล (R• ) และขัน้ท่ีสองแรดิคัลเขา้ทำาปฏิกิรยิา กับมอนอเมอร์

(i) การแตกตัวของตัวรเิริม่ การแตกพนัธะเด่ียวในโมเลกลุของตัว

รเิริม่ อาจเกิดขึน้โดย การให้ความรอ้นในชว่ง

- 50100 o C มกัใชกั้บตัวรเิริม่ประเภท สารประกอบเปอรอ์อกไซด์ซึง่มพีนัธะ -(

- - O O ) หรอื สารประกอบเอโซซึง่มพีนัธะ - - ( N=N )ในโครงสรา้งโมเลกลุ

Hydroxyl radical

t - Butyl hydroperoxide t-Butoxy radical

Azobisisobutyronitrile 2-Cyanopropyl radicals

Benzoyl peroxide Benzoyloxy radicals

(CH3)3C O OH (CH3)3C O HO+

(CH3)2C N

CN

N C(CH3)2

CNC(CH3)2

CNN2+

C O

O

O C

O

C O

O

2

การยา้ยอิเลคตรอนเด่ียวระหวา่งไอออน หรอืโมเลกลุ เชน่

การเกิดปฏิกิรยิารดีอกซ ์ มกันิยมใชเ้มื่อต้องการให้

พอลิเมอไรเซชนัเกิดท่ีอุณหภมูติำ่า ดังสมการ

C

CH3

CH3

O OH Fe2++ C

CH3

OCH3

OH+ Fe3++

O SO

OO O S O

O

OHO S O

O+ S O

OO S O

OO S O

OOH+ +

(ii) แรดิคัลเขา้ทำาปฏิกิรยิากับมอนอเมอร์ ตำาแหน่งท่ีวอ่งไวต่อการเกิดปฏิกิรยิาเกิดเมื่อฟรีแรดิคัล (R) ทำาปฏิกิรยิาผ่านพนัธะไพ (¶-bond

) ของมอนอเมอร ์ซึง่กลไกการเกิดปฏิกิรยิาสามารถเกิดได้ 2 แบบ

โอกาสท่ีจะเกิดแบบ (I) เป็นไปได้มากกวา่เนื่องจากเมธลีินคารบ์อนมคีวามเกะกะน้อยกวา่ และ แรดิคัล

ใหมท่ี่เกิดขึน้มคีวามเสถียรมากกวา่

R CH2 CHX

+

R CH2 CHX

R CHX

CH2

( I )

( II )

แรดิคัลท่ีเกิดขึน้ทกุตัวอาจไมไ่ด้เขา้ทำาปฏิกิรยิากับมอนอเมอร ์ อาจเกิดการสญูเสยีโดยปฏิกิรยิาขา้งเคียงดัง เชน่ ในกรณีของเบนโซอิลเปอรอ์อกไซด์

CO

O2 C O

O O

O

C+

2

C OO

OOC + C O

OC OO

+

2) โปรปาเกชนั

R CH2 CHX

CH2 CHX

n R CH2 CH CH2X

CHX

เก่ียวขอ้งกับการเจรญิเติบโต หรอื การเพิม่ขนาดของสายโซโ่มเลกลุพอลิเมอรอ์ยา่งรวดเรว็ โดยมอ

นอเมอรแ์รดิคัลท่ีเกิดจากขัน้อินนิทิเอชนัเขา้ทำาปฏิกิรยิากับมอนอเมอร ์เกิดเป็นสายโซโ่มเลกลุท่ีมีแรดิคัลติดอยูท่ี่ปลาย และจะเกิดการเพิม่เขา้ของ

มอนอเมอรท่ี์ปลายสายโซอ่ยา่งต่อเน่ือง

ซึง่กลไกของปฎิกิรยิาการเพิม่เขา้สามารถเกิดได้ 2 แบบ

โอกาสท่ีจะเกิดแบบ (I) เป็นไปได้มากกวา่ด้วยเหตผุลเดียวกับกลไกในขัน้อินนิทิเอชนั

R CH2 CHX

CH2 CH

X+

R CH2 CH CH2X

CHX

R CH2 CH CHX

CH2X

Head-to-tail addition

Head-to-head addition

( I )

( II )

3) เทอรม์เินชนั

ขัน้สิน้สดุการเจรญิเติบโตของพอลิเมอร ์มกีลไกการเกิดปฏิกิรยิา 2 แบบ

เทอรม์เินชนัแบบรวมตัว (Combination)

เกิดเมื่อแรดิคัลท่ีปลายของ 2 สายโซโ่มเลกลุมารวมกัน (coupling) ทำาให้

2 สายโซโ่มเลกลุท่ีกำาลังเจรญิเติบโตรวมเป็น 1 โมเลกลุท่ีมนีำ้าหนัก

โมเลกลุสงูขึน้ และการรวมกันเป็นแบบ -head-to headCH2 CH

XCHX

CH2+ CH2 CHX

CHX

CH2

เทอรม์เินชนัแบบแตกตัว (Disproportionation)

CH2 CHX

CHX

CH2+ CH2 CH2

XCHX

CH+

เกิดเมื่อมกีารยา้ยไฮโดรเจนอะตอมระหวา่ง 2สายโซโ่มเลกลุท่ีมแีรดิคัล ทำาให้ได้พอลิเมอร์

สองโมเลกลุท่ีมคีวามยาวเท่าเดิม โดยปลายของโมเลกลุท่ีถกูยา้ยไฮโดรเจนอะตอมออกไปมี

พนัธะคู่ติดอยู ่ และอีกโมเลกลุมเีฉพาะพนัธะเด่ียวในโครงสรา้ง

โดยทัว่ไปแล้วเทอรม์เินชนัเกิดขึ้นทัง้ 2แบบ แต่โอกาสท่ีจะเกิดแบบใดมากกวา่

นัน้ขึ้นกับธรรมชาติของมอนอเมอร ์ และสภาวะของพอลิเมอไรเซชนั เชน่ ในกรณีพอลิเมอไรเซชนัของสไตรนีมอนอเมอร์

มกัเกิดเทอรม์เินชนัแบบรวมตัวมากกวา่ แต่เมธลิเมธาไครเลตมอนอเมอรม์กัเกิด

เทอรม์เินชนัแบบแตกตัวมากกวา่โดยเฉพาะ

เมื่อปฏิกิรยิาเกิดท่ี 60 o C

(C) พอลิเมอไรเซชนัแบบไอออนิก (Ionic

Polymerization) (I) แคทไอออนิกพอลิเมอไรเซชนั (cationic polymerization)

ซึง่ตำาแหน่งท่ีวอ่งไวต่อการเกิดปฏิกิรยิาเป็นประจุบวก

(carbonium ion : ) เมื่อ X เป็นหมู่

แทนท่ี ท่ีให้อิเล็กตรอน สามารถเกิดเรโซ

แนนซ ์หรอื ดีโลคัลไลซป์ระจุบวกได้

CH2 CHX

สามารถแบง่ออกได้เป็น 2 ชนิดคือ

(II) แอนไอออนิกพอลิเมอไรเซชนั (anionic polymerization)

ด้วยเหตนุี้จงึทำาให้ไอออนิกพอลิเมอไรเซชนัมลีักษณะเฉพาะมากกวา่แรดิคัลพอลิเมอไรเซชนั มอนอเมอรส์ว่นมากไมส่ามารถถกูพอลิเมอไรซไ์ด้ด้วยทั้งระบบแคทไอออนิก

และแอนไอออนิก เวน้แต่วา่จะมหีมูแ่ทนท่ีท่ีสามารถดีโลคัล

ไลซท้ั์งไออนบวกและไอออนลบได้ เชน่ สไตรนี (styrene) และ -13ไดอีน (1,3-

dienes)

CH2 CHX

มตีำาแหน่งท่ีวอ่งไวต่อการเกิด ปฏิกิรยิาเป็นประจุลบ (carbanion : )เมื่อ X เป็นหมูแ่ทนท่ี ท่ีสามารถดึงอิเล็กตรอนหรอืดีโลคัลไลซป์ระจุลบได้

นอกจากนี้ยงัมคีวามแตกต่างอ่ืน ๆ อีก เชน่ อัตราในการเกิดไอออนิกพอลิเมอไรเซชนัเรว็กวา่อัตราการเกิดแรดิคัลพอลิเมอไรเซชนั เนื่องจากมคีวามเขม้ขน้ของตำาแหน่งท่ีวอ่งไว

ต่อการเกิดปฏิกิรยิาสงูกวา่ และตำาแหน่งท่ีวอ่งไวต่อการเกิดปฏิกิรยิาของไอออนิกพอลิเมอไรเซชนัจะมเีคาน์เตอรไ์อออน ท่ีมปีระจุ

ตรงขา้มเกาะอยูด้่วยเสมอ สภาพขัว้ของตัวทำาละลายและลักษณะการละลายของ

เคาน์เตอรไ์อออนในตัวทำาละลายก็มอิีทธพิลต่อการเกิดปฏิกิรยิาอยา่งมาก นอกจากนี้ขัน้สิน้สดุปฏิกิรยิา จะไมเ่กิดการรวมตัวกันของสายโซเ่หมอืนกรณีของแรดิคัลเพราะจะเกิด

การผลักกันเนื่องจากประจุท่ีปลายของสายโซ่เป็นชนิดเดียวกัน

พอลิเมอไรเซชนัแบบแคทไอออนิก (Cationic Polymerization) ไอออนบวกเกิดจากปฏิกิรยิาของมอนอ

เมอรกั์บอิเล็กโตรไฟล์ (R+ ) กรดโปรโตนิก เชน่ กรดซลัฟุรกิ และกรดเปอรค์ลอรกิ สามารถใช้

เป็นตัวรเิริม่ และทำาหน้าท่ีให้โปรตอน กับมอนอเมอร ์แต่กรดไฮโดรเจนเฮไลด์ ไมเ่หมาะท่ีจะเป็น

ตัวรเิริม่ เพราะเฮไลด์เคาน์เตอรไ์อออน สามารถรวมตัวกับคารโ์บแคทไอออนได้อยา่ง

รวดเรว็และเกิดพนัธะ โคเวเลนต์ท่ีเสถียร กรดลิวอีส เชน่ โบรอนไตรฟลอูอไรด์

อะลมูเินียมคลอไรด์ และทินเตตระคลอไรด์ เป็นตัวรเิริม่ท่ีนิยมแต่ต้องใชกั้บตัวเรง่รว่ม ซึง่สว่นมากเป็นนำ้า แต่ก็สามารถใชก้รดหรอืออรก์านิก

เฮไลด์ได้

อินนิทิเอชนั

สำาหรบัระบบ BF3 / H2 O ขัน้ท่ีสองของอินนิทิเอชนัคือ

ในขัน้ท่ีสองสามารถแสดงสมการในรูปทั่วไป คือ

เมื่อ R+ คืออิเล็กโตรไฟล์ และ A-- คือเคาน์เตอรไ์อออน

BF3 H2O H (BF3OH)+

AlCl3 RCl+ R (AlCl4)

H(BF3OH) CH2 CR1R2+ CH3 CR1R2(BF3OH)

R A CH2 CR1R2+ R CH2 CR1R2A

โปรปาเกชนั

CH2 CR1R2A CH2 CR1R2+ CH2 CR1R2 CH2 CR1R2A

เชน่เดียวกับแรดิคัลพอลิเมอไรเซชนั การรวมมอนอเมอรเ์ขา้ไปยงัตำาแหน่งท่ีวอ่งไวต่อการเกิดปฏิกิรยิาในสายโซพ่อลิเมอรท์ี่กำาลังเจรญิเติบโตเป็นแบบหัวกับหาง (head to tail)

เทอรม์เินชนั

หรอืเกิดการยา้ยโซ ่เชน่ การยา้ยโซไ่ปท่ีมอนอเมอร์

CH2 CR1R2A CH CR1R2 H A+

CH2 CR1R2A CH2 CR1R2+ CH CR1R2 CH3 CR1R2A+

มกัเกิดการจดัเรยีงตัวใหมแ่บบโมเลกลุเดียว ของคู่ไอออน เชน่

นอกจากน้ียงัมกีารยา้ยโซไ่ปท่ีตัวทำาละลาย หรอื สารปนเปื้ อนท่ีอยูใ่นปฏิกิรยิา เชน่ นำ้า ซึง่ทำาให้พอลิเมอรท่ี์เกิดขึน้เป็นแบบก่ิงก้านสาขา กลไกของการเกิดปฏิกิรยิาสามารถเขยีนเป็นสมการในรูปท่ัวไปได้คือ

อินนิทิเอชนั : โปรปาเกชนั : เทอรม์เินชนั : การยา้ยโซ ่ :

R A M+ RM1 Aki

RM n A M+ RM n+1 Akp

RM n A RM n H A+kt

RM n A M+ RM n RM1 A+ktr,M

พอลิเมอไรเซชนัแบบแอนไอออนิก

(Anionic

Polymerization)

ลักษณะสำาคัญของแอนไอออนิกพอลิเมอไรเซชนั คือไมม่ขีัน้เทอร ์ มเินชนัท่ีเกิดโดยการจดัตัวใหมข่องคู่ไอออนเน่ืองจากการกำาจดัไฮไดรด์ไอออนออกจากสายโซท่ี่มหีมูท่ี่วอ่งไวต่อการเกิดปฏิกิรยิาเกิดขึน้ได้ยาก นอกจากนี้โลหะหมูห่น่ึงหรอืโลหะหมู่สองท่ีเป็นเคาน์เตอรไ์อออนก็ไมม่แีนวโน้มท่ีจะรวม

กับหมูว่อ่งไวต่อการเกิดปฏิกิรยิาท่ีเป็นคารแ์บนไอออน ดังนัน้ถ้าไมม่กีารยา้ยสายโซเ่กิดขึน้จะยงัคงมคีารแ์บนไอออนติดอยูท่ี่ปลายสายโซข่องพอลิเมอร ์ ถ้ามกีารเติมมอนอเมอรล์งไปในปฏิกิรยิาจะสามารถเกิดการเจรญิเติบโตของสายโซพ่อลิเมอรต่์อไปเรื่อย ๆ จนกวา่มอนอเมอรจ์ะหมด โดยท่ีปลายสายโซพ่อลิเมอรย์งัคงมหีมูท่ี่วอ่งไวต่อการเกิดปฏิกิรยิาติดอยู ่ ลักษณะเชน่น้ีเรยีกวา่ ลีฟวิง่

พอลิเมอร์

พอลิเมอไรเซชนัแบบแอนไอออนิกของสไตรนีโดยมีโพแทสเซยีมเอไมด์

เป็นตัวเรง่ปฏิกิรยิาในตัวกลางของแอมโมเนียเหลว สามารถเขยีนสมการแสดงปฏิกิรยิาได้ดังนี้

KNH2 K NH2

NH2

+

CH2 CHPh+ki H2NCH2 CHPh

อินนิทิเอชนั :

H2N CH2 CHPh CH2 CHPhn-1CH2 CHPh+

H2N CH2 CHPh CH2 CHPhn

kp

โปรปาเกชนั :

H2N CH2 CHPh CH2 CHPhn NH3+

H2N CH2 CHPh CH2 CH2Phn NH2+

ktr

การยา้ยโซ ่ :

พอลิเมอไรเซชนัแบบโคออรดิ์เนชนั

(CoordinationPolymerization)

ในปี ค.ศ . 1955 ซเีกลอร ์ (Ziegler) และแนตตา (Natta) ได้ค้นพบตัวเรง่ปฏิกิรยิาท่ีสามารถใช้

สงัเคราะห์พอลิเมอรท่ี์มลีักษณะเฉพาะทางสเตอรโิอเคมไีด้ และเรยีกตัวเรง่ท่ีใชว้า่ตัวเรง่ซี

เกลอร-์แนตตา - (Ziegler Natta catalyst)

พอลิเมอไรเซชนัท่ีใชตั้วเรง่น้ีมชีื่อเรยีกอีกอยา่งหนึ่งวา่ พอลิอินเซอชนั เน่ืองจากในขัน้โปรปาเกชนั

กลไกของปฏิกิรยิาเกิดโดยการแทรกของมอนอเมอรเ์ขา้ไประหวา่งตัวเรง่และสายโซท่ี่กำาลัง

เจรญิเติบโต สว่นชื่อพอลิเมอไรเซชนัแบบโคออรดิ์เนชนั ซึง่เป็นท่ีนิยม

ใชม้ากกวา่แสดงให้เห็นถึงกลไกการทำางานของตัวเรง่ปฏิกิรยิาแบบ

โคออรดิ์เนชนั

ตัวเรง่ปฏิกิรยิาซเีกลอร-์แนตตา - (Ziegler Natta Catalysts)

ไอโซแทคติก

ซนิดิโอแทคติก

CC

C

R

C

H HHHC

H RHC

H H

RH

CC

RC

H H

R

C

HH

H H

CR H

CC

H R

H H

สามารถพอลิเมอไรซม์อนอเมอรไ์ด้หลายชนิด และใชส้งัเคราะห์พอลิเมอร์

ท่ีมโีครงสรา้งเป็นเสน้ตรง และมลีักษณะเฉพาะทางสเตอรโิอได้ เชน่

ใชส้งัเคราะห์พอลิโพรพลิีนโครงสรา้งแบบไอโซแทคติก หรอื

แบบซนิดิโอแทคติก ซึง่โดยปกติแล้วพอลิเอทีลีนท่ีเตรยีม

โดยแรดิคัลพอลิเมอไรเซชนัจะมก่ิีก้านสาขา

ตัวเรง่ปฏิกิรยิาซเีกลอร-์แนตตาเป็นสารเชงิซอ้นระหวา่งอัลคิล ของโลหะหมู ่ - I III หรอื

สารประกอบออรก์าโนเมทัลลิก และเฮไลด์ หรอื อนุพนัธอ่ื์นของโลหะทรานซชินัหมู ่ -IV V

IIIซึ่งทำาหน้าที่เป็นศูนยก์ลางของตัวเรง่

สารเชงิซอ้นท่ีเกิดขึ้นนี้มตีำาแหน่งโคออรด์ิเนชนั วา่งอยูห่นึ่งตำาแหน่งสำาหรบัการเกิด

ปฏิกิรยิากับสายโซพ่อลิเมอร ์แสดงโดยกล่องสีเ่หล่ียมดังโครงสรา้งของ

ตัวเรง่ปฏิกิรยิาประเภท monometallic

หรอื เมื่อมตัีวเรง่ปฏิกิรยิาท่ีมอีะตอมของโลหะมากกวา่หนึ่งอะตอม

TiClR

Cl

Cl

Cl

TiR

ClCl

ClAl R

R

การดดูซบัโลหะอัลคิลบนโลหะทรานสชินั

พอลิเมอไรเซชนัซึง่เป็นระบบเน้ือผสม เมื่อกำาหนดให้ผิวหน้าของโลหะทรานสชินัแทนด้วย โลหะอัลคิลแทนด้วย AR และ มอนอเมอรแ์ทนด้วย M กลไกของพอลิเมอไรเซชนัเขยีนได้ดังน้ี

การดดูซบัโลหะอัลคิลและมอนอเมอรบ์นโลหะทรานสชินั

AR AR

+M M+ การดดูซบัมอนอเมอรบ์นโลหะ

ทรานสชินั

k1

k2

อินนิทิเอชนั

โปรปาเกชนั RM M

x

A Mx

+1

A Rkp

M AR MRA

การยา้ยโซใ่ห้มอนอเมอร์ เมื่อMx คือ พอลิเมอร์ MR+M

x

M A Mx

R ktr

แบบฝึกหัด

ตอนท่ี 1 : ทำาสมการพอลิเมอไรเซชนัต่อไปน้ีให้สมบูรณ์

1) Polycarbonate (PC)

CCH3

CH3OHnHO

O

nClCCl (2n-1)HCl+ A +

2)

nClOC(CH2)8COCln A +

BH NH(CH2)6NHOC(CH2)8CO Cln + (2n-1)

Polyamide

nCH3 O CO

CO

OCH3 nHO CH2 CH2 OH+3)

A B+

ตอนท่ี 2 : เขยีนสมการแสดงขัน้ตอนท่ีสำาคัญของพอลิเมอไรเซชนัแบบลกูโซแ่รดิคัลของไวนิลคลอไรด์มอนอเมอรท่ี์มเีบนโซอิลเปอรอ์อกไซด์เป็นตัวรเิริม่

เฉลยแบบฝึกหัด

ตอนท่ี 1 : ทำาสมการพอลิเมอไรเซชนัให้สมบูรณ์

O CCH3

O CO

nA =

1)

CH3

H2N(CH2)6NH2

HCl

A =B =

2)

CH3 O CO

C OO

CH2CH2 OHn

(2n-1)CH3OH

A =B =

3)

ตอนท่ี 2 : เขยีนสมการแสดงขัน้ตอนท่ีสำาคัญของพอลิเมอไรเซชนัแบบลกูโซแ่รดิ

คัลของไวนิล คลอไรด์มอนอเมอรท่ี์มเีบนโซอิลเปอรอ์อกไซด์เป็นตัวรเิริม่กลไกการเกิด

ปฏิกิรยิาประกอบด้วย 3 ขัน้อินนิทิเอชนั

C OO

O CO

2 C OO

C OO

CHCl

CH2+ C OO

CH2 CHCl

C OO

CH2 CHCl

CHCl

CH2+ CH2C OO

CH2 CHCl

CHCl

CH2C OO

CH2 CHCl

CHCl

CHCl

nCH2+ CH2C OO

CH2 CHCl

CHCln+1

โปรปาเกชนั

CH2 CHCl

CH2 CHCl

+ CH2 CHCl

CHCl

CH2

CH2 CHX

CHX

CH2+ CH2 CH2X

CHX

CH+

เทอรม์เินชนั เกิดขึน้ได้ 2 แบบ