Polykondenzace

Polykondenzace je společně s polyadicí jeden z typů stupňovité polymerace – reakce syntetických makromolekulárních látek. V průběhu reakce nevzniká jenom polymer, ale i nízkomolekulární produkt (např. voda, methanol, amoniak).

Ukázka struktury polyfenolu, ze kterého se vyrábí bakelit.

Polykondenzace je chemická reakce, při které se spojují malé molekuly (monomery) do dlouhého řetězce (polymeru) a současně vzniká malá molekula jako vedlejší produkt – nejčastěji voda (H₂O), ale může to být i amoniak (NH₃) nebo chlorovodík (HCl).

Pokud monomer nese dvě funkční skupiny, vzniká lineární polymer, pokud nese více funkčních skupin, vzniká trojrozměrný polymer. Reaktivita funkčních skupin je v podstatě nezávislá na délce řetězce, na němž jsou umístěny.

Polykondenzace byla pro výrobu poprvé použita v roce 1909, kdy byl kondenzací fenolu s formaldehydem vyroben polymer, který dnes známe pod názvem bakelit. Dnes se polykondenzací vyrábějí polyamidy (nylon, silon), polyestery (tesil), polykarbonáty (makrolon), polyfenoly (bakelit), polyimidy (kapton) nebo silikony. Jako polykondenzaci můžeme klasifikovat i přírodní syntézu bílkovin z aminokyselin.^[1]

Průběh polykondenzace

Polymerace probíhá ve třech fázích:

• iniciace, aktivace monomeru přivedením energie potřebné k rozštěpení dvojných nebo trojných vazeb, otevírání těchto vícenásobných vazeb uhlíku.
• propagace, lavinovitý růst řetězec s uvolňováním reakčního tepla, které musí být odváděno.
• terminace, dosažení rovnováhy a ukončení růstu řetězce.

Schéma polykondenzace

aAa + bBb → aABb + ab

aAa + aABb → aABAa + ab

bBb + aABb → bBABb + ab .....,

kde

- aAa, bBb jsou monomery s funkčními skupina a, b

- ab je vedlejší produkt

Ze schématu plyne, že u polykondenzačních reakcí probíhají náhodné reakce mezi všemi počátečními monomery a jejich následnými meziprodukty. Po krátké době zreaguje většina monomerů na polymery o nízkém polymeračním stupni. Vyššího polymeračního stupně lze dosáhnout prodloužením doby polykondenzace nebo odstraňováním vedlejšího produktu.

Příklady polykondenzace

Vznik polyamidu

Reakce kyseliny dikarboxylové s diaminem za vzniku polyamidu a uvolnění vody.^[2]

Vznik polyfenolu

Reakce formaldehydu se dvěma fenoly za vzniku difenolu a vody.

Polykondenzace formaldehydu s difenolem a fenolem na polyfenol za uvolnění vody.

Vznik polyesteru

Polykondenzace ethandiolu s karboxylovou kyselinou na polyester za uvolnění vody.