단계 성장 중합

단계 성장 중합(Step-growth polymerization) 또는 축합 중합(Condensation polymerization)은 단량체들이 단계적으로 반응하여 점진적으로 사슬이 성장하는 중합 방식입니다. 이 반응은 사슬 성장 중합과는 달리, 단량체들 간의 반응, 올리고머들 간의 반응, 그리고 올리고머와 단량체 간의 반응 모두가 가능하며, 반응 초기부터 다양한 크기의 중합체들이 존재합니다.

반응 메커니즘 및 특징:

단계 성장 중합은 일반적으로 작은 분자(예: 물, 알코올)의 제거를 동반하는 축합 반응을 통해 진행됩니다. 단량체는 각각 두 개 이상의 작용기를 가지며, 이 작용기들이 서로 반응하여 더 큰 분자를 형성합니다. 반응은 다음과 같은 특징을 가집니다.

• 점진적인 사슬 성장: 사슬은 단계적으로 성장하며, 반응 시간 동안 분자량 분포가 넓게 나타납니다.
• 단량체 소모: 반응 초기 단계에서 단량체의 농도가 급격히 감소합니다.
• 높은 전환율 요구: 고분자량의 중합체를 얻기 위해서는 높은 전환율이 필수적입니다.
• 작용기의 반응성: 단량체의 작용기 반응성은 사슬 길이에 크게 영향을 받지 않습니다.

대표적인 단계 성장 중합체의 예:

• 폴리에스터(Polyester): 다이카르복실산과 다이올의 반응으로 생성됩니다 (예: PET).
• 폴리아미드(Polyamide): 다이카르복실산과 다이아민의 반응으로 생성됩니다 (예: 나일론).
• 폴리우레탄(Polyurethane): 다이아이소사이아네이트와 다이올의 반응으로 생성됩니다.
• 페놀 수지(Phenol-formaldehyde resin): 페놀과 포름알데히드의 반응으로 생성됩니다.

사슬 성장 중합과의 비교:

단계 성장 중합은 사슬 성장 중합(Chain-growth polymerization)과 뚜렷한 차이를 보입니다. 사슬 성장 중합은 활성화된 단량체가 연쇄적으로 첨가되어 빠르게 고분자량의 중합체를 형성하는 반면, 단계 성장 중합은 반응 초기에 다양한 크기의 중합체들이 혼재하며, 고분자량 중합체를 얻기 위해 높은 전환율이 필요합니다.