Mecanismos de Polimerización por Adición: Síntesis de Polímeros

1. Polimerización por Adición

Como mencionamos anteriormente, la polimerización por adición consiste en la producción del polímero por la repetición (adición) exacta del monómero original, sin que se origine ningún subproducto. A partir de estas reacciones, se obtienen polímeros de adición, que se caracterizan por presentar una unidad estructural de repetición cuya composición es la misma del monómero de partida: monómeros que tienen uno o más enlaces dobles o triples.

Etapas Generales de la Polimerización por Adición

• Iniciación: Proceso en el que participa como reactivo la molécula denominada iniciador.
• Propagación: Proceso en el que la cadena comienza a alargarse por repetición del monómero.
• Terminación: Proceso en el que se interrumpe la propagación, se extingue el proceso de crecimiento de la cadena y se obtiene un polímero determinado.

La polimerización comienza cuando el iniciador (catión, radical libre o anión) se adiciona a un doble enlace carbono-carbono de un sustrato insaturado (un monómero vinilo) y forma un intermediario reactivo (iniciación). Este intermediario reacciona con una segunda molécula del monómero y da un nuevo intermediario, y así sucesivamente (propagación). Finalmente, la cadena polimérica deja de crecer (terminación).

2. Polimerización Catiónica

La polimerización catiónica ocurre generalmente por el ataque de un ácido (un catión) sobre el doble enlace de un alqueno que posee sustituyentes dadores de electrones. Sigamos atentamente la polimerización del etileno para obtener polietileno, presente, por ejemplo, en las bolsas plásticas.

2.1. Iniciación

Al adicionar el ácido que representaremos como (HA) al eteno, conocido también como etileno (CH₂=CH₂), se producirá la disociación del ácido, liberando iones de hidrógeno (H⁺) que cumplen la función de reactivo iniciador y que procederán a atacar a los electrones (ataque electrófilo) del doble enlace, para finalmente unirse a los átomos de carbono de la cadena y permitir la formación del ion carbonio o carbocatión (especie deficiente en electrones).

2.2. Propagación

El carbocatión ataca el doble enlace de otra molécula de etileno formando un nuevo ion carbonio, lo que permite que el polímero se propague o crezca.

2.3. Terminación

La cadena dejará de crecer cuando el anión se una a la cadena debido a la ausencia de otras moléculas del monómero original, terminando con el crecimiento de la cadena polimérica.

3. Polimerización Aniónica

Este tipo de polimerización ocurre por el ataque de un anión, que representaremos como X⁻, sobre el doble enlace de un alqueno que posee sustituyentes capaces de atraer electrones, como el CN⁻ (anión cianuro), NO₂ (dióxido de nitrógeno) y CO₂H (ácido carboxílico).

3.1. Iniciación

El anión X⁻ ataca el doble enlace de la molécula, formando un anión.

3.2. Propagación

El anión formado reacciona sobre la cadena de monómero, dando paso a una nueva ruptura de enlace doble y unión a la cadena, que se extiende o propaga.

3.3. Terminación

La cadena dejará de crecer, obteniéndose el polímero.

4. Polimerización por Radicales Libres (Radicalaria)

Este tipo de polimerización transcurre cuando los intermediarios se forman en una reacción por ruptura homolítica (ruptura de enlace que forma el radical libre y en la que cada átomo se queda con un electrón) y no tienen carga. Un ejemplo de este tipo de polimerización corresponde a la producción del polietileno por radicales libres, que es otra forma de obtención para el mismo polímero.

4.1. Iniciación

Supondremos la presencia de un radical libre al que denominaremos R•, que puede provenir de la descomposición de cualquier compuesto orgánico. Este radical libre actúa como iniciador de la reacción, atacando el enlace doble del etileno dando forma a un nuevo radical.

4.2. Propagación

El radical formado reacciona con otra molécula de etileno, y así el proceso se repite n veces para ir alargando la cadena, es decir, propagándose.

4.3. Terminación

En este tipo de polimerización, la terminación se produce cuando alguna sustancia destruye los radicales libres, dando lugar al polietileno.