Polimerisaatiolla

Polimerisaatiolla tarkoitetaan kemiallista prosessia, jossa pienemmistä rakennuspalikoista, monomeereistä, muodostuu pitkiä molekyyliketjuja eli polymeerejä. Polymeerit voivat olla luonnollisia tai synteettisiä, ja niiden ominaisuudet riippuvat monomeerien luonteesta sekä polymerisaation mekanismista ja olosuhteista.

Polimerisaatioita voidaan yleensä jakaa kahteen päätyyppiin: additiopolymerisaatioon (ketjuihin kasvava polymerisaatio) ja kondensaatiopolymerisaatioon (step-growth). Additiopolymerisaatiossa monomeerit liittyvät toisiinsa ketjuuntuen ilman sivumolekyylien poistumista; esimerkkejä ovat polyeteeni, polypropeeni, polystyreeni ja polyvinyylikloridi. Kondensaatiopolymerisaatiossa syntyy polymeerin lisäksi pienmolekyylisiä sivuvapauksia, kuten vettä; yleisiä polymeerejä ovat polyesterit, polyamidit ja polyuretaanit.

Aloitusvaiheessa monomeerit voivat liittyä toisiinsa aktivoitumalla radikaali-, kationi- tai anionipohjaisen aloittamisen avulla. Tämän jälkeen tapahtuu propagaatio, jossa ketjut pitenevät toistuvin reaktioin, ja lopettaminen, jossa ketjut muodostuvat. Reaktiomekanismit vaikuttavat lopullisen polymeerin molekyylipainon jakaumaan sekä rakenteeseen; kontrolloidut menetelmät, kuten living- tai kontrolloidut polymerisaatiot, mahdollistavat ketjujen kasvun hallitsemisen.

Teollisuudessa polymerisaatioita ohjataan lämpötiloilla, paineilla, katalyysillä ja aloittajilla. Tuloksena olevat polymeerit voivat olla termoplastisia polymeereja tai thermosettejä, ja niiden ominaisuuksia voidaan muokata monomeerien valinnoilla sekä kytkentä- ja risteytysrakenteilla.

Polimerisaatio on keskeinen prosessi muun muassa muovien, kuitujen sekä monien biologisten ja teknologisten sovellusten tuotannossa. Ymmärtämällä mekanismeja voidaan suunnitella materiaaleja, joiden ominaisuudet vastaavat haluttuja käyttötarkoituksia.