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8.2 : 자유라디칼 연쇄반응과 알켄의 중합

알켄을 고분자라고 불리는 거대분자로 전환하는 것은 상업적으로 매우 중요한 반응입니다. 폴리머의 구조는 반복 단위로 정의되는 반면 말단 그룹은 중요하지 않은 것으로 간주됩니다. 평균 중합도는 중합체 분자의 반복 단위 수를 나타내며 아래첨자 n으로 표시됩니다.

Figure1

알켄은 개시, 전파 및 종결의 세 단계를 포함하는 자유 라디칼 메커니즘을 통해 중합됩니다.

벤조일퍼옥사이드와 같은 소량의 자유 라디칼 개시제를 가열함으로써 개시 단계에서 라디칼이 생성됩니다. 벤조일옥시 라디칼은 CO2를 잃고 페닐 라디칼(Ph·)을 형성하며, 이는 알켄의 이중 결합에 추가되어 중합 과정을 시작합니다. 알켄 π 결합의 전자 중 하나는 페닐 라디칼의 전자 하나와 쌍을 이루어 새로운 C-C 결합을 형성합니다.

Figure2

Figure3

Figure4

전파 단계에서는 개시 단계에서 생성된 탄소 라디칼이 다른 알켄 분자에 첨가되어 새로운 라디칼을 생성합니다. 라디칼 부위에 알켄 단량체를 연속적으로 첨가하면 중합체가 생성됩니다.

Figure5

자유 라디칼 메커니즘의 종료 단계는 재조합 또는 불균형화를 통해 발생합니다. 재조합 단계에서 두 개의 성장하는 사슬이 라디칼 부위에서 결합을 형성합니다.

Figure6

불균형화에 의한 종결에서는 β-수소 원자가 한 라디칼에서 다른 라디칼 중심으로 이동하여 두 개의 비라디칼 생성물이 생성됩니다.

Figure7

에틸렌의 자유 라디칼 중합으로 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)이 생성되는데, 여기서 저밀도는 폴리머 사슬의 주요 분기로 발생합니다. 폴리머로 만든 제품은 식품 포장재, 비닐봉지, 병, 문구류, 자동차 부품 등 다양한 형태로 우리 주변에 있습니다.

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