Polymeeriratkaisut

Polymeeriratkaisut ovat nesteitä, joissa pitkät polymeeriketjut ovat liuenneina yhteen tai useampaan liuottimeen. Niiden fyysiset ominaisuudet määräytyvät sekä polymeeristä että liuottimesta. Viskositeetti kasvaa sekä polymeeripitoisuuden että molekyylipainon kasvaessa, ja pitoisuuden mukaan ne voidaan jakaa dilute-, semi-dilute- ja koncentratoituneisiin alueisiin. Ketjujen koon ja vuorovaikutusten suuri merkitys näkyy muun muassa reyn-läheisyyden, entanglementin ja kohoavan viskositeetin kautta. Löytyvät useat käytännön mittauksia, kuten intriininen viskositeetti ja massan jakauma.

Teoreettisesti polymeeriratkaisut mallinnetaan usein Flory–Hugginsin teoriassa, jossa polymeerien ja liuottimen välinen vuorovaikutus kuvataan chi-parameterin avulla. Hyvä liuottaja laajentaa ketjuja ja aiheuttaa ketjujen suurentuneen tilavuuden; theta-tila on tasapainotila, jossa ketjut käyttäytyvät ideaaleina; huono liuottaja supistaa ketjujen koon. Lämpötila, paine ja liuottimen valinta vaikuttavat ratkaisu-olosuhteisiin ja viskositeettiin.

Esimerkkejä yleisistä järjestelyistä ovat polystyreeni tolueenissa ja polyvinyylialkoholi vedessä. Liuottimia voivat olla vesi, orgaaniset liuottimet sekä niiden seokset. Polymeeriratkaisuja voidaan käyttää maalien ja lakkojen koostumuksissa, tulosteissa ja musteissa sekä lääkeaineseerumeissa, hydrogeleissä ja erilaisissa geelituotteissa.

Mittaus- ja karakterisointimenetelmiä käytetään estimoimaan polyymeerien molekyylikokoa, viskositeettia ja vuorovaikutuksia. Näitä ovat muun muassa viskositeetti- ja intriinsiviskositeettikokeet sekä valon hajonta ja natriomolekyylin massa-arvoitukset. Polymeeriratkaisut ovat keskeisiä sekä tutkimuksessa että teollisuudessa, joissa ne vaikuttavat prosessiin, valmistukseen ja ominaisuuksiin.