Polymerointi
Polymeroinnissa raaka-aineen pienet molekyylit (monomeerit) yhdistyvät katalyyttien vaikutuksesta isoiksi polymeerimolekyyleiksi. Muoveilla on korkea polymeraatioaste, eli niiden jokainen molekyyli (polymeeriketju) on muodostunut 1 000–100 000 pienestä molekyylistä (monomeerista). Jos prosessissa käytetään vain yhtä monomeeriä, on kyseessä homopolymerointi. Käytettäessä useampia monomeerimolekyylejä kutsutaan prosessia homopolymeroinniksi.[1][2]
Tyypillisiä polymerointireaktioita ovat alkeenien additiopolymerointi ja polykondensaatio, jossa dioli tai diamiini reagoi dikarboksyylihapon (tai esterin) kanssa, jolloin muodostuu esteri- tai amidisidoksia sisältävä kondensaatiopolymeeri.
Additiopolymeerien lähtöaineet ovat alkeeneja. Kun alkeenimonomeerit liittyvät yhteen niiden kaksoissidokset aukeavat. Käynnistyäkseen reaktio tarvitsee aloitekatalyytin sekä yleensä vielä toisen katalyytin nopeuttamaan reaktiota. Polymerointireaktion aloitekatalyyttinä (initiaattorina) voi toimia esim. bentsoyyliperoksidi, joka hajoaa bentsoyylioksiradikaaleiksi. Bentsoyylioksiradikaali reagoi ensin alkeenin kanssa ja reaktio jatkuu ketjureaktiona, jossa syntyy pitkiä hiiliketjuradikaaleja. Päätereaktiossa hiiliketjuradikaalit yhtyvät polymeeriketjuksi. Radikaali-initiaattorien sijaan katalyytteinä voidaan käyttää kationeja muodostavia katalyyttejä, kuten alumiinikloridia, anionisia katalyyttejä, kuten organolitiumyhdisteitä tai metalloseeneihin pohjautuvia Ziegler–Natta-katalyyttejä Additiopolymeerit ovat yleensä kestomuoveja. Eräs esimerkki polyadditiosta on polyeteenin valmistus eteenistä.[1][2][3]
Polykondensaatiossa (askelpolymeroinnissa) kondensaatiopolymeerit syntyvät useita funktionaalisia ryhmiä, yleensä hydroksyyli-, amino- ja karboksyyliryhmiä sisältävien molekyylien liittyessä yhteen kondensaatioreaktiolla. Tällaisia yhdisteitä ovat esimerkiksi diolit (sisältävät kaksi hydroksyyliryhmää), diamiinit (sisältävät kaksi aminoryhmää) ja dikarboksyylihapot (sisältävät kaksi karboksyyliryhmää). Kondensaatiopolymeerejä ovat polyesterit, joita valmistetaan esteröimällä dihappoja diolien kanssa. Eräs tavallinen polyesteri on Dacron, jota valmistetaan dimetyylitereftalaatista ja etyleeniglykolista. Kondensaatiopolymeroinnilla valmistetaan myös polyamideja, joista tunnetuin on nailon, polykarbonaatteja tai polyuretaaneja.[1][2][3]
Kolmas yleinen polymerointitapa on renkaanavautumispolymerointi. Näin muodostetaan esimerkiksi polymeerejä syklopenteenistä polysyklopenteeniä tai kaprolaktaamista polykaprolaktaamia.[1][2]
Polymerointiprosessit voidaan jakaa tapahtumisolomuodon mukaan nesteinä tapahtuviin nestepolymerointeihin ja kaasufaasissa taphtuviin kaasupolymerointeihin. Nestepolymeroinnit jaetaan edelleen esimerkiksi liuospolymerointiin, saostuspolymerointiin tai emulsiopolymerointiin, jotka eroavat tuotteen erotusmenetelmien perusteella.[1][3]
Lähteet
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]- 1 2 3 4 5 Mary Eagleson: Concise encyclopedia chemistry, s. 868–871. Walter de Gruyter, 1994. ISBN 978-3-11-011451-5 Teoksen verkkoversio. (englanniksi)
- 1 2 3 4 Jonathan Clayden, Nick Greeves, Stuart Warren, Peter Wothers: Organic Chemistry, s. 1458–1466. Oxford University Press, 2008. ISBN 978-0-19-850346-0 (englanniksi)
- 1 2 3 Jukka Seppälä: Polymeeriteknologian perusteet, s. 128–135. (6. painos) Otatieto, 2005. ISBN 978-951-672-348-1
