逐步聚合

逐步聚合（英語：Step-growth polymerization）指的是聚合反應的一種主要機理。帶有兩個或多個官能團的單體相互反應，逐步生成二聚體、三聚體、寡聚物最終形成高分子聚合物。很多天然聚合物和一些合成聚合物通過逐步聚合機理形成，比如聚酯、聚酰胺、聚氨酯等。^[2]基於這一反應機理，只有在反應程度很高時，才能獲得較高的相對分子質量。這一機理的最簡單圖景是每個人有兩隻手（代表着兩個可反應的官能團）然後通過左右手互相拉起來，連成高分子。若單體有多於兩個官能團，則會導致形成支化聚合物乃至交聯聚合物。

歷史

最早的合成聚合物，是1907年萊奧·貝克蘭發明的貝克蘭塑料，就是通過苯酚和甲醛通過逐步聚合形成的。1930年代杜邦公司的研究領導華萊士·卡羅瑟斯提出了新的合成聚酯的方法，併合成了尼龍。卡羅瑟斯將基於加成反應的聚合稱為加成聚合，而將聚合過程中會生成小分子的聚合反應稱為縮合聚合。並用數學方式表達了聚合度和反應程度的關係，即卡羅瑟斯公式。^[3]

但隨着聚合物合成的發展，某些聚合物比如聚氨酯的聚合屬於加成聚合，但是過程中卻是通過官能團逐步反應進行的。1953年，卡羅瑟斯的學生和同事保羅·弗洛里後來對聚合反應動力學進行了深入分析，基於反應機理將聚合反應分為了鏈式聚合和逐步聚合^[4]。

逐步聚合的動力學

參考資料

^ Cowie JM, Arrighi V. Polymers: Chemistry and Physics of Modern Materials 3rd. CRC Press. 2008.
^ Flory PJ. Principles of Polymer Chemistry. Cornell University Press. 1953: 39. ISBN 0-8014-0134-8.
^ Carothers WH. Studies on Polymerization and Ring Formation. I. An Introduction to the General Theory of Condensation Polymers. Journal of the American Chemical Society. 1929, 51 (8): 2548–2559. doi:10.1021/ja01383a041.
^ Selke SE, Culter JD, Hernandez RJ. Plastics packaging: Properties, processing, applications, and regulations. Hanser. 2004: 29. ISBN 1-56990-372-7.

[Cowie-1] Cowie JM, Arrighi V. Polymers: Chemistry and Physics of Modern Materials 3rd. CRC Press. 2008.

[2] Flory PJ. Principles of Polymer Chemistry. Cornell University Press. 1953: 39. ISBN 0-8014-0134-8.

[3] Carothers WH. Studies on Polymerization and Ring Formation. I. An Introduction to the General Theory of Condensation Polymers. Journal of the American Chemical Society. 1929, 51 (8): 2548–2559. doi:10.1021/ja01383a041.

[4] Selke SE, Culter JD, Hernandez RJ. Plastics packaging: Properties, processing, applications, and regulations. Hanser. 2004: 29. ISBN 1-56990-372-7.

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