Polimerisaatiot

Polimerisaatiot ovat kemiallisia reaktioita, joissa monomeeriyksiköt liittyvät toisiinsa muodostaen pitkiä polymeeriketjuja. Prosessi voidaan jakaa ketjuuntuviin (chain-growth) ja askel-pohjaisiin (step-growth) polymerisaatioihin, ja valittu menetelmä vaikuttaa molekyylipainoon, rakenteeseen ja ominaisuuksiin.

Ketjuuntuvassa polymerisaatiossa monomeeri lisätään ketjuun initiated (aloitettu) ja ketju kasvaa useiden reaktioiden kautta. Mekanismeja on radikaali-, ioninen- ja koordinointi-pohjaisia. Tunnettuja esimerkkejä ovat polyeteeni ja polyvinyylikloridi. Ketjuuntuvat polymerisaatiot voivat olla erittäin nopeita ja tuottaa suuria molekyylipainoja sekä jossain tapauksissa kontrolloituja rakenteita.

Askela-pohjaisessa polymerisaatiossa monomeerit reagoivat pareittain tai useamman monomeerin kautta ja usein poistetaan pieni molekyyli, kuten vesi. Tämä johtaa polymeerien muodostumiseen kerroksittain. Esimerkkejä ovat polyamidi- ja polyesterimuodot sekä polyuretaanit. Usein käytetään korkeitakin lämpötiloja tai erityisiä katalyyttejä.

Teollisuudessa käytettyjä prosesseja ovat bulk-, liuos-, emulsiopoli merisaatio ja suspensio. Elävä tai kontrolloitu polymerisaatio, kuten ATRP, RAFT ja metallocene-katalyys, mahdollistavat paremman hallinnan molekyylipainoon ja polymerin rakenteeseen.

Ominaisuudet riippuvat siitä, miten polymerisaatio on toteutettu: molekyylipaino, polydispersiteetti ja stereokemia vaikuttavat lämmönkestävyyteen, mekaanisiin ominaisuuksiin ja kestävyyteen. Historiaan liittyy merkittäviä panoksia Staudingerin, Zieglerin ja Nattan töissä; heidän työskentelynsä johti modernin polymeeriteknologian kehitykseen.