Polymeroitumisen

Polymeroituminen on kemiallinen reaktio, jossa pienet monomeerit liittyvät yhteen muodostaen pitkiä polymeeriketjuja. Prosessi on keskeinen muovien, kuitujen ja biopolymeerien tuotannossa. Polymeroituminen voidaan jakaa kahteen päätyyppiin: lisäyspolymeroitumiseen (chain-growth) ja kondensaatiopolymeroitumiseen (step-growth). Lisäyspolymeroitumisessa monomeerit liittyvät toisiinsa ilman sivuyhdisteiden poistoa, usein katalyytin tai radikaalin avulla. Kondensaatiopolymeroitumisessa puolestaan muodostuu polymeeriketjuja samalla, kun pienmolekyyliä kuten vettä poistuu.

Reaktiotekijöitä ovat monomeerirakenteet, lämpötila, paine sekä käytetty katalyytti. Ominaisuudet, kuten keskimääräinen molekyylipaino ja polydispersiteetti, riippuvat reaktion ehdoista ja kokonaiskestoa. Lämpötilan ja katalyyttien hallinta mahdollistaa haluttujen polymeriketjujen muodostumisen sekä termoplastisten että thermosettisten polymeerien aikaansaamisen.

Esimerkkejä lisäyspolymeroituneista materiaaleista ovat polyeteeni, polyvinyylikloridi (PVC), polystyreeni ja polypropeeni. Kondensaatiopolymeroitumisen tuotteita ovat polyesterit ja polyamidit kuten nyloni. Biopolymeerien tutkimuksessa korostuvat kierrätykseen ja biohajoavuuteen tähtäävät ratkaisut, esimerkiksi polylaktidi (PLA) ja muut biopohjaiset polymeerit.

Ympäristövaikutukset ja turvallisuus ovat keskeisiä: polymeroituminen on usein eksotermistä ja siihen liittyy energiankulutusta sekä mahdollisia päästöjä. Reaktoreiden suunnittelulla, jäähdytyksellä ja kierrätyksellä pyritään minimoimaan riskit sekä parantamaan kiertotaloutta.