Polimerisatie

Polimerisatie is een chemische reactie waarin monomeren aan elkaar worden gekoppeld tot grotere moleculen, polymeren, die bestaan uit lange ketens of reticulaire netwerken. Door de koppeling veranderen chemische en fysische eigenschappen zoals smeltpunt, sterkte en taaiheid.

Er zijn twee hoofdtypen polimerisatie: additiepolymerisatie, ook wel ketenvermeerdering genoemd, en condensatiepolymerisatie. Bij additiepolymerisatie wordt bij elke stap een additiegroep toegevoegd zonder dat er een groot bijproduct vrijkomt; bij condensatiepolymerisatie ontstaat vaak een klein bijproduct zoals water of methanol.

Additiepolymerisatie kent mechanismen zoals radicalaire, cationische en anionische initiatie. Een initiator vormt een reactieve center, waarna monomeren zich toevoegen aan de keten (propagatie) totdat de reactie stopt (terminatie). Voorbeelden zijn polyethyleen, polypropyleen en polystyreen. Katalysatoren, zoals metallocenen, kunnen de snelheid en de stereochemie regelen.

Condensatiepolymerisatie vereist functionele groepen die kunnen reageren met verlies van een klein molecuul. Voorbeelden zijn nylon, polyesters zoals PET en polyurethanen. De moleculaire structuur van deze polymeren bepaalt eigenschappen als hittebestendigheid, sterkte en veerkracht.

Andere belangrijke vormen zijn ring-opening polymerisatie en gecontroleerde (living) polymerisatie, waarmee molecuulgewicht en structuur beter onder controle blijven. Stereocompositie van polyolefinen kan worden beïnvloed door speciale katalysatoren, wat belangrijk is voor toepassingen in plastics en elastomeren.

Toepassingen strekken zich uit over verpakkingen, bouwmaterialen, textiel, elektronica en medische materialen. Belangrijke parameters zijn molecuulgewicht en verdeling. Milieu- en recyclingvraagstukken beïnvloeden de ontwikkeling van duurzamere polymeren en biogebaseerde alternatieven.