Polymerisaatiot

Polymerisaatiot ovat kemiallisia prosesseja, joissa pienemmistä yksiköistä eli monomeereista muodostuu pitkiä polymeeriketjuja. Polymeerit voivat olla sekä luonnollisia että keinotekoisia ja ne löytyvät laajasti kaikista materiaaleista, kuten muoveista, luonnonkuiduista ja biopolymereistä.

Polymerisaatiot jakautuvat pääasiassa kahteen luokkaan: additiopolymerisaatioon (ketjupolymerisaatio) ja kondensaatiopolymerisaatioon (step-growth). Additiopolymerisaatiossa monomeerit liittyvät toisiinsa ilman merkittäviä sivutuotteita, usein ketjuketjussa, ja suurin osa polymeereistä voidaan saada aikaan tämän tyypin mekanismilla. Kondensaatiopolymersaatiossa samanlaiset kuin- tai funktionaaliset ryhmät reagoivat muodostaen polymeerin lisäksi pienmolekyylin sivutuotteena, esimerkiksi veden tai metyylialkoholin muodossa.

Mekanismeja on useita: vapaan radikaalin polymerisaation kaltaiset prosessit ovat yleisiä vinyl- ja styreeniyhdisteiden muuntamisessa, kun taas ioniset mekanismit voivat olla kationisia tai anionisia ja ne soveltuvat eri monomeerityypeille. Hallittuja menetelmiä, kuten living polymerization -strategioita (esimerkiksi ATRP tai RAFT), voidaan käyttää molekyylipainon ja rakenteen hallintaan sekä monimutkaisten polymeerien valmistukseen.

Esimerkkejä: additiopolymereina ovat polyeteeni, polyvinyylikarbonaatit ja polymetakrylaatit, kun taas kondensaatiopolymerit kuten polyamidirakenteiset nylon-polymeerit, polyesterit ja polyuretaanit muodostuvat usein sivutuotteiden poistamisen avulla. Polymerisaatiot ovat keskeisiä sekä materiaalitieteessä että teollisuudessa, ja niiden kehitys liittyy jatkuvasti kestävyyteen, kierrätettävyyteen sekä uusien materiaalien suunnitteluun.