ketjumrakenteita

Ketjumrakenteita kuvaa, miten polymeeriketjut ovat järjestäytyneitä sekä miten ketjut ovat kytkeytyneitä toisiinsa. Ketjumrakenteiden tuntemus on keskeistä, koska se vaikuttaa polymeerin mekaanisiin, lämpötilallisiin ja dynamically viskoelastisiin ominaisuuksiin.

Yleisiä rakenteellisia luokituksia ovat lineaariset ketjut, joiden monomeerit muodostavat pitkän yksittäisen viivan; haaroittuneet ketjut, joissa sivuketjuja haarautuu varsinainen pääketju; star-polymers eli tähtrakenteet, joissa useita lankoja lähtee keskuksesta; comb-polymeerit, joissa sivuketjut ovat järjestäytyneesti peräkkäin rungon varrella; sekä dendrimerit, kerroksittain haarottuvat, lähes symmetriset rakenteet. Ristisidosverkoissa (verkosto- tai geelimaisissa rakenteissa) ketjut on kiinnitetty toisiaan monien funktionaalisten ryhmien kautta, mikä muodostaa kolmiulotteisen 3D-verkoston. Blokkipolymeerit muodostuvat erillisistä monomeeriryhmistä, joiden peräkkäiset jaksot voivat johtaa erotteleviin osakokonaisuuksiin.

Ketjumrakenteet määräävät ominaisuuksia kuten sulatuspisteen ja laskea lämpötilaa, mekaaniset lujuudet, kimmoisuuden, nestemäisen suoran virtauksen, kosteuden ja läpäisevyyden sekä kemiallisen reaktiivisuuden. Ominaisuuksia voidaan ohjata syntetisoimalla halutun kaltainen ketju- tai verkostorakenne: lineaariset ketjut ovat tyypillisesti pehmeämpiä ja vievät suuremman tilan, kun taas verkostot tuottavat jäykempiä, vahvempia ja hajaantuneempia aineita.

Sovelluksia ovat elastomeerit, termoplastit, hydrogeelit biomateriaaleina ja pinnoitteet. Ketjumrakenteiden karakterisointi tapahtuu muun muassa GM- ja GPC-menetelmillä, NMR- ja SAXS-tutkimuksilla sekä rheologialla, jotka antavat tietoa molekyylipolaarisuudesta, haarautumisasteesta ja verkoston jäykkyydestä.