polymeerimateriaalit

Polymeerimateriaalit ovat materiaaleja, joiden pääosaa muodostavat pitkäketjuiset polymeerimolekyylit, jotka syntyvät toistuvista monomeeriyksiköistä. Polymeerit voivat olla luonnollisia tai synteettisiä. Yleisimmät luokat ovat termoplastiset polymeerit, termosettiset polymeerit ja elastomeerit. Termoplastiset polymeerit pehmentävät ja muotoutuvat uudelleen lämmössä, termosettiset kovettuvat kemiallisesti eivätkä sula helposti uudelleen, ja elastomeerit kestävät suuria venymiä ja palautuvat muotoonsa.

Polymeerien ominaisuudet määräytyvät rakenteen mukaan: toistuvan monomeeriyksikön pituus, molekyylikierron järjestäytyneisyys sekä taktiisuus, sekä lisäaineet kuten täyteaineet, stabilointi- ja pigmentointiaineet. Amorfinen ja kristallinen rakenne vaikuttavat esimerkiksi lämpötilankestävyyteen, lujuuteen ja kaasujen sekä kosteuden läpäisevyyteen. Korkea molekyylipaino ja ristisidokset parantavat usein kestävyyttä, mutta voivat hankaloittaa työstettävyyttä.

Valmistus ja työstäminen: polymerisaatioon on kaksi päämuotoa. Lisäpolymerisaatio (chain growth) tuottaa esimerkiksi polyeteenin ja polystyreenin, kun kondensaatiopolymerisaatio (step growth) tuottaa polyamidit ja polyesterit. Termoplastiset polymeerit voidaan kierrättää sulattamalla ja muovaamalla uudelleen; termosettiset vaativat usein kemiallista uudelleenjärjestelyä tai toisenlaista käsittelyä. Työstömenetelmät sisältävät ruiskuvalu, kalvoprosessit, ekstruusio, suulakepuristus sekä 3D-tulostus.

Sovellukset ja ympäristö: polymeerimateriaalit ovat keskeisiä pakkauksissa, auto- ja elektroniikkateollisuudessa sekä terveydenhuollossa ja rakennusteollisuudessa. Kierrätys ja kiertotalous sekä biohajottuvuus ovat keskeisiä haasteita. Elinkaariarviointi ja kierrätysjärjestelmät ohjaavat materiaalivalintoja. Biopohjaiset ja osittain biohajoavat polymeerit kehittyvät, mutta ovat vielä rajoitettuja sovelluksissaan.