Polymerimateriaaleja

Polymerimateriaaleja ovat materiaalit, joiden perusrakenne muodostuu polymeeriketjuista. Polymeeriketjut syntyvät toistuvista monomeeriyksiköistä polymerisaatioprosessissa, ja niiden ominaisuudet määräytyvät monomeerien tyypin sekä ketjujen rakenteen ja järjestäytyneisyyden mukaan. Näitä materiaaleja on sekä keinotekoisesti valmistettuja että luonnollisia sekä biopohjaisia.

Pääluokitus jakaa polymerimateriaalit kolmeen ryhmään: thermoplastiset, termokovettuvat ja elastomeerit. Thermoplastiset pehmenevät ja kovettuvat uudelleen lämpötilasta riippuen, mikä mahdollistaa muovauksen useaan kertaan. Termokovettuvat polymerit kovettuvat kemiallisesti eivätkä sula uudelleen. Elastomeerit ovat joustavia materiaaleja, joilla on suuri palautumiskyky.

Ominaisuudet ja käsittely määräytyvät muun muassa molekyylipainon, järjestäytyneisyyden ja amorfisuden sekä lämpötilakäyttäytymisen mukaan, kuten lasi- ja sulamispisteisiin liittyvät ilmiöt (Tg ja Tm). Polymerit voidaan käsitellä eri menetelmillä, kuten ruiskuvalu, puristus, kalvotus tai 3D-tulostus, sekä käsitellä filmipinnoitteina tai komposiitteina.

Syntetys ja tuotanto tapahtuvat polymerisaatiolla: additiopolymerisaatio (ketjuuntuva) sekä kondensaatiopolymerisaatio sekä erilaiset katalyyttiset reaktiot ohjaavat lopputuotteen ominaisuuksia ja prosessointimahdollisuuksia. Monomeerien valinta sekä lisäaineet vaikuttavat kestävyyteen, elektroniikkaan, tulipaloa kestävyyteen ja ympäristövaikutuksiin.

Käyttökohteita ovat pakkausmateriaalit, rakennus- ja autoala, elektroniikka, tekstiilit sekä lääketieteelliset laitteet. Ympäristövaikutukset ja kierrätys ovat keskeisiä kysymyksiä: kierrätys, kemikaalinen kierrätys ja biopohjaisten sekä biohajoavien polymerien kehitys ovat aktiivisia aloja. Esimerkkejä ovat polyetyli (PE), polypropeeni (PP), polyvinyylikloridi (PVC), polystyreeni (PS), PET, PC sekä nylon ja uretaanit; biopolymeerit kuten PLA ja PHA täydentävät valikoimaa.