polymeerimolekyylien

Polymeerimolekyylit ovat suuria molekyylejä, jotka muodostuvat toistuvista monomeeriyksiköistä kovalenttisesti toisiinsa liittyneinä pitkiin ketjuihin. Ketjujen rakenne voi olla lineaarinen, haarautunut tai ristiin kytketty, ja erilaisten monomeerien yhdistelmät muodostavat copolymeereja. Monomeeriyksiköiden toistuvuus sekä järjestys määrittävät polymeerimolekyylin mekaaniset ja lämmönkestävät ominaisuudet.

Polymeerit jaetaan luonnollisiin ja synteettisiin. Luonnonpolymeerit kuten selluloosa, tärkkelys ja proteiinit esiintyvät luonnossa. Synteettisiä polymeerejä valmistetaan teollisesti esimerkiksi polyeteenistä, polyvinyylikloridista ja polystyreenistä. Biopolymeerit, kuten polylaktaatit (PLA), ovat ympäristöystävällisyyden vuoksi keskeisiä tutkimusalueita. Polymeerit voivat olla myös elastisia, jäykkiä tai kideisiä riippuen ketjun järjestäytymisestä ja vuorovaikutuksista.

Polymeerien syntetys tapahtuu pääasiassa kahdella periaatteella: additiopoli merointi ja kondensaatiopolymerointi. Additiopolymeroinnissa toistojaksojen liittyminen tapahtuu ilman sivutuotteita, kun taas kondensaatiopolymeroinnissa pieniä molekyylejä kuten vettä poistuu. Syntetisoitaessa käytetään erilaisia tiloja (massa, liuos, emulsi, suspension) ja katalyyttejä, jotka ohjaavat reaktioita sekä ketjun pituuden hallintaa.

Ominaisuudet riippuvat ketjun pituudesta, rakennetyypistä ja kristallisuudesta. Pitkät ja tasapainoiset ketjut antavat usein vahvan ja jäykän materiaalin, kun taas ketjujen välinen vuorovaikutus sekä sivuketjujen määrä määrittävät kimmoisuuden ja lämmönkestävyyden. Polymeerien lämmönkäyttäytymiseen vaikuttavat sulamispisteet sekä mahdollinen lasin siirtymälämpötila. Monomeerien valinta ja rakenteelliset ratkaisut määrittelevät sovellukset elintarvikkeista ja lääketieteestä pakkausmateriaaleihin sekä tekstiili- ja infrastruktuurituotteisiin.