중합은 폴리머 사슬의 전체 골격을 따라 키랄 중심을 생성합니다. 따라서, 치환기의 입체화학은 중합체 특성에 중요한 영향을 미칩니다. 일치환된 알켄 단량체로 형성된 중합체는 중합체 골격의 모든 대체 위치에 키랄 탄소가 있는 것이 특징입니다. 인접한 키랄 탄소에 있는 치환기의 우세한 배향과 관련하여 중합체는 세 가지 다른 배열, 즉 아이소택틱, 신디오택틱 및 어택틱으로 존재할 수 있습니다.
아이소택틱 구성에서 치환체는 일반적으로 폴리머 백본의 동일한 쪽에 위치합니다. 신디오택틱 배열에서는 치환기가 고분자 사슬의 양쪽에서 주기적으로 교대로 나타납니다. 어택틱 구성에서는 치환기가 무작위로 배향됩니다. 그림 1은 이소택틱, 신디오택틱, 어택틱 폴리프로필렌 중합체 사슬의 치환기 배열을 비교한 것입니다.
Figure 1: 이소택틱 폴리프로필렌(상단), 신디오택틱 폴리프로필렌(중간) 및 어택틱 폴리프로필렌(하단) 체인의 구조적 구성.
이소택틱 및 신디오택틱 구성의 치환기의 보다 규칙적인 배열은 폴리머 사슬의 밀집 패킹을 촉진하고 폴리머의 밀도, 결정화도 및 용융 전이 온도를 증가시킵니다. 반면, 어택틱 구성의 비율이 증가하면 중합체 사슬이 느슨하게 결합되어 중합체의 밀도와 결정성이 감소합니다.
예를 들어, 상업용 이소택틱 폴리프로필렌의 용융 온도는 존재하는 어택틱 흔적의 양에 따라 160~170°C인 반면 신디오택틱 폴리프로필렌의 경우 125~131°C입니다. 대조적으로, 어택틱 폴리프로필렌은 날카로운 융점이 없는 비정질 고무 물질입니다. 따라서 내열성 튜브 및 병과 같은 상업적 응용을 위한 폴리프로필렌을 합성하는 동안 고분자 사슬의 입체특이성을 제어하는 것이 중요합니다.
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