Polymerisationsreaktioner

Polymerisationsreaktioner är kemiska processer där monomerer kopplas samman till polymerer, långa makromolekyler med återkommande enheter. Dessa reaktioner ligger till grund för produktion av många plaster, syntetfibrer och andra material och används inom industri och forskning.

Kedjepolymerisation, eller additionspolymerisation, bygger polymerkedjor genom att en initierande enhet öppnar en dubbelbindning i en monomer och därefter tillväxer genom upprepade additioner av fler monomerer. Processen består vanligtvis av initiering, tillväxt och avslutning. Vanliga monomerer är etylen och styren; polymerer inkluderar polyeten, polystyren och polyvinylklorid. Det finns olika mekanismer såsom fri-radikal, anionisk och katjonisk polymerisation. Levande polymerisation används för att kontrollera kedjornas längd och struktur.

Stegepolymerisation, eller kondensationspolymerisation, byggs genom reaktioner mellan två eller flera olika monomerer där små molekyler ofta avlägsnas som vatten eller alkohol. Denna process kräver ofta högre temperatur eller längre tid och används för exempelvis polyester, polyamider (nylons) och polyuretaner.

Hastigheten för polymerisationen beror på monomerkoncentration, initiator och temperatur samt på närvaro av katalysatorer. Egenskaper hos polymererna påverkas av molekylvikt och dess fördelning, takticitet samt om polymeren är amorf eller kristallin. Modern teknik möjliggör kontrollerad eller levande polymerisation, till exempel RAFT eller ATRP, vilket gör det möjligt att styra kedjornas längd och struktur.

Polymerisationsreaktioner är centrala för tillverkning av material såsom polyeten, PVC, PMMA, polyamider och polyuretaner. Forskning inom området strävar efter nya monomerer, bättre kontroll över struktur och egenskaper samt mer hållbara och biokompatibla polymerer.