polymeeralisaatio

Polymeeralisaatio on kemiallinen reaktio, jossa pienimolekyyliset monomeerit liittyvät yhteen muodostamaan pitkiä polymeeriketjuja tai verkostoja. Prosessi jaetaan pääosin kahteen kategoriaan: lisäpolymerisaatioon (chain-growth) sekä kondensaatiopolimerisaatioon (step-growth).

Lisäpolymerisaatiossa ketjut kasvavat liittymällä peräkkäin yksittäisiin monomeereihin. Iniciaatio tuottaa aktiivisen keskuksen, jonka ympärille monomeerit liittyvät, propagaatio kasvattaa ketjua ja lopettaminen päättää sen. Tyypillisiä reaktiotyyppejä ovat radikaalinen, kationinen ja anioninen polymerisaatio sekä koordinaatio- tai metallikeskusvälitteiset reaktiot. Esimerkkejä lisäpolymerisaation tuloksista ovat polyeteeni (PE), polypropeeni (PP), polystyreeni (PS) ja polyvinyylikloridi (PVC).

Kondensaatiopolymerisaatiossa polymeeriketjut kasvavat reagoinnilla useiden funktionaalisten ryhmien välillä, usein sivumolekyylin poistuen (kuten vesi), mikä johtaa monomeerien yhdistämiseen ilman jatkuvaa aktiivisen keskuksen syntymistä. Tämä tekniikka tuottaa esimerkiksi polyesteriä, polyamidia ja uretaanipolymeerejä, kuten PET ja nylonit.

Ominaisuudet, kuten molekyylipainon keskiarvo (Mw) ja jakauma, vaikuttavat polymeerien mekaanisiin, termisiin ja kemiallisiin ominaisuuksiin. Rakenteellinen järjestäytyneisyys, kietoutuminen sekä täyte- ja lisäaineet muovaavat kimmoisuutta, kestävyyttä ja lämmönjohtavuutta. Prosessointimenetelmät vaihtelevat bulk-, suspensio- ja emulsiopolimeroinnista aina paremmin hallittuun kontrolliin käyttämällä vaihtuvia katalyytteja ja reaktio-olosuhteita. Polymeeralisaatio kattaa laajan sovellusalueen pakkausmateriaaleista, rakennus- ja autoteollisuudesta tekstiileihin sekä biohajoaviin polymeereihin, ja sitä pyritään jatkuvasti kehittämään kiertotalouden näkökulmasta.