polymeroitumisprosesseihin

Polymeroitumisprosessit ovat kemiallisia prosesseja, joissa pienemmistä monomeereista muodostuu pitkiä molekyyliketjuja, eli polymeerejä. Prosessit voidaan luokitella reaktorityypin mukaan sekä mekanismin perusteella. Yleisimmät reaktorityypit ovat bulk-, ratkaisu-, suspensio- ja emulsiopolymerointi, joissa monomeerit reagoivat joko kiinteässä, liuoksessa tai within dispergoituneessa tilassa. Polymeerien synty suoritetaan erilaisin initiaatio- ja katalyyttikorjauksin.

Radikaalipolymeroinnissa reaktiota aloittavat vapaat radikaalit peroksidien tai hiilivetyjen kaltaisista yhdisteistä, ja ketjuuntuminen tapahtuu nopeasti. Ionisessa polymeroinnissa monomeerin avautuminen tapahtuu ionin vaikutuksesta; anioninen ja kationinen järjestelmä eroavat kontrolloitavuudessa ja soveltuvuudessa erilaisille monomeerityypeille. Koordinaatiopolymeroinnissa käytetään metallitokatalyytteja (esim. Ziegler-Natta tai metalloceneihin perustuvat järjestelmät), jotka mahdollistavat tarkemman rakennetta ja stereokontrollin.

Polymeeriarkkitehtuureja ovat homopolyeerit, kopolymeerit sekä monimutkaisemmat rakenteet kuten satunnaiset, lohko- ja säännölliset copolymeerit sekä graft-kopolymeerit. Prosesseja tarkoitus on säätää sekä molekyylipainoa (jakautuma, Mn, Mw) että polymerin loppukäyttöhön liittyviä ominaisuuksia kuten mekaanista kestävyyttä, lämmönkestoa ja prosessointivuutta.

Käytännössä polymeroitumisprosesseja ohjataan lämpötiloilla, paineilla, liuottimilla ja katalyyteillä sekä reaktorityypeillä. Mittauksissa käytetään esimerkiksi GPC:tä molekyylipainojakauman arvojen määrittämiseen, NMR:ää koostumuksen ja rakenneparametrien selvittämiseen sekä DSC:ä lämpöominaisuuksien ja kristallisuuden tutkimiseen. Prosessien ympäristö- ja turvallisuusnäkökohdat huomioivat monomeerien vaarat, merkkien hallinnan ja jätteenkäsittelyn sekä energiatehokkuuden. Tulevaisuuden suuntia ovat jatkuvat prosessit, paremmin hallitut katalyytit ja kehitys koordinoidun polymeroinnin alalle.