Polymeeri

Polymeeri on molekyyli, jossa useat (vähintään 50 kpl) pienet molekyylit eli monomeerit ovat liittyneet toisiinsa kemiallisin sidoksin katalyyttien vaikutuksesta prosessissa, jota kutsutaan polymerisaatioksi. Mikäli polymeeri sisältää vain yhdenlaisia monomeereja, sitä kutsutaan homopolymeeriksi ja useampia erilaisia monomeereja sisältäviä polymeereja kutsutaan kopolymeereiksi.

Jos kaikki yhdisteen monomeerit ovat samanlaisia, polymeeri on isotaktinen, mutta jos polymeeri koostuu stereorakenteeltaan vuorottelevista monomeereista, se on syndiotaktinen. Jos stereorakenteeltaan erilaisilla monomeereilla ei ole järjestystä, polymeeri on ataktinen.

Polymeerit voidaan jakaa synteettisiin ja luonnossa esiintyviin. Luonnon polymeerejä eli biopolymeerejä ovat muun muassa tärkkelys, selluloosa, DNA, proteiinit, kautsu ja guttaperkka. Nykyisin eniten käytetyt muovit, polyeteeni, polypropeeni ja polyvinyylikloridi ovat petrokemian jalostusketjuihin liittyviä synteettisiä tuotteita. Muoveilla on korkea polymeraatioaste, eli niiden jokainen molekyyli (polymeeriketju) on muodostunut 1 000–100 000 pienestä molekyylistä (monomeerista).

Suurin osa polymeereistä on orgaanisia rakentuen hiiliketjun ympärille, mutta myös perinteisesti kemiallisesti epäorgaanisiksi katsottuja polymeerejä tunnetaan ja käytetään. Tunnetuin näistä lienee pii-happiketjusta muodostuva silikoni, joka on polyalkyylisiloksaani, (RSiO)_n, jossa R on hiilivetyryhmä.

Synteettiset polymeerit ja niiden polymerointi

Synteettisten polymeerien valmistukseen on olemassa kaksi päätekniikkaa:

ketju- eli additiopolymerointi (engl. chain-growth polymerization)
askel- eli kondensaatiopolymerointi (engl. step-growth polymerization)

Alkeenien additiopolymerointi on tärkeä teollinen reaktio, jossa pienet alkeenimolekyylit liittyvät toisiinsa muodostaen yhden makromolekyylin eli additiopolymeerin. Kun alkeenimonomeerit liittyvät yhteen niiden kaksoissidokset aukeavat. Käynnistyäkseen reaktio tarvitsee aloitekatalyytin sekä yleensä vielä toisen katalyytin nopeuttamaan reaktiota. Polymerointireaktion aloitekatalyyttinä (initiaattorina) voi toimia esim. bentsoyyliperoksidi, joka hajoaa bentsoyylioksiradikaaleiksi.Bentsoyylioksiradikaali reagoi ensin alkeenin kanssa ja reaktio jatkuu ketjureaktiona, jossa syntyy pitkiä hiiliketjuradikaaleja. Päätereaktiossa hiiliketjuradikaalit yhtyvät polymeeriketjuksi. Additiopolymeerit ovat yleensä kestomuoveja.

Esimerkiksi polyeteeni on additiopolymeeri, joka rakentuu toistuvista (CH₂CH₂-eteeniyksiköistä:

$\left[-CH_{2}-CH_{2}-\right]_{n}$

Muita additiopolymeerejä ovat esimerkiksi polyvinyylikloridi ja polystyreeni.

styreenin polymerointi

Askelpolymeroinnissa kaksi erilaista difunktionaalista monomeeria liitetään yhteen kondensaatioreaktiolla (reaktiossa lohkeaa vettä). Tällaisia polymeerejä ovat polyesterit, joita valmistetaan esteröimällä dihappoja diolien kanssa. Eräs tavallinen polyesteri on Dacron, jota valmistetaan dimetyylitereftalaatista ja etyleeniglykolista. Askelpolymeroinnilla valmistetaan myös polyamideja, joista tunnetuin lienee nailon.

Kumi ja muovi

Muovi on yhden tai useamman polymeerin seos, johon on lisätty tämän ominaisuuksia parantavia aineita. Kumi on polymeerien seos, jossa polymeeriketjujen lisäksi on ketjujen välisiä sidoksia. Myös kumin ominaisuuksia parannetaan lisäaineilla.

Katso myös

Aiheesta muualla

Valuatlas: Tuula Höök, Polymeerimateriaalit, Tampereen teknillinen yliopisto (Arkistoitu – Internet Archive) {pdf)
Polymerdatabase (englanniksi)

This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.