Mikä on polymeeri?

Termi polymeeri käytetään yleisesti muovi- ja komposiittiteollisuudessa, usein synonyyminä muovi- tai hartsi. Itse asiassa polymeerit sisältävät joukon materiaaleja, joilla on monenlaisia ​​ominaisuuksia. Niitä esiintyy yleisissä taloustavaroissa, vaatteissa ja leluissa, rakennusmateriaaleissa ja eristeissä sekä monissa muissa tuotteissa.

Polymeeri on kemiallinen yhdiste molekyyleillä, jotka ovat sitoutuneet toisiinsa pitkissä, toistuvissa ketjuissa. Rakenteestaan ​​johtuen polymeereillä on ainutlaatuisia ominaisuuksia, jotka voidaan räätälöidä erilaisiin käyttötarkoituksiin.

Polymeerit ovat sekä tekijöitä että luonnossa esiintyviä. Esimerkiksi kumi on luonnollinen polymeerimateriaali, jota on käytetty tuhansia vuosia. Sillä on erinomaiset kimmoisat ominaisuudet, mikä on tulosta molekyylipolymeeriketjusta, jonka on luonut äiti-luonto. Toinen luonnollinen polymeeri on sellakka, Intiassa ja Thaimaassa sijaitsevan lac-bugin tuottama hartsi, jota käytetään maalipohjana, tiivistysaineena ja lakkina.

Yleisin luonnollinen polymeeri maan päällä on selluloosa, orgaaninen yhdiste, jota löytyy kasvien soluseinämistä. Sitä käytetään paperituotteiden, tekstiilien ja muiden materiaalien kuten sellofaanin valmistukseen.

Keinotekoisiin tai synteettisiin polymeereihin sisältyy materiaaleja, kuten polyeteeniä, joka on yleisin esineistä löytyvä muovi maailmassa vaihtelevat ostoskasseista säilytysastioihin ja polystyreeniin, maapähkinöiden pakkausmateriaaliin ja kertakäyttöiseen kupit. Jotkut synteettiset polymeerit ovat taipuisia (kestomuovit), kun taas toiset ovat pysyvästi jäykkiä (termoseetit). Vielä muilla on kumimaiset ominaisuudet (elastomeerit) tai ne muistuttavat kasvi- tai eläinkuituja (synteettikuituja). Näitä materiaaleja löytyy kaikenlaisista tuotteista uimapukuista ruoanlaittoon.

Halutusta käytöstä riippuen polymeerit voidaan hienosäätää tiettyjen edullisten ominaisuuksien hyödyntämiseksi. Nämä sisältävät:

• heijastavuus: Joitakin polymeerejä käytetään tuottamaan heijastava elokuva, jota käytetään useissa valoon liittyvissä tekniikoissa.
• Iskunkestävyys: Tukevat muovit, jotka kestävät karkean käsittelyn, sopivat erinomaisesti matkalaukkuihin, suojakoteloihin, auton puskuriin ja muihin.
• haurautta: Jotkut polystyreenin muodot ovat kovia ja hauraita ja helposti muotoillaan lämmön avulla.
• läpikuultavuus: Läpinäkyviä polymeerejä, mukaan lukien polymeerisavi, käytetään usein taiteissa.
• sitkeys: Toisin kuin haurat polymeerit, mekaaniset polymeerit voivat muodonmuuttua putoammatta. Metallit, kuten kulta, alumiini ja teräs, tunnetaan muovautuvuudestaan. Sitoutuvat polymeerit, vaikka eivät ole yhtä vahvoja kuin muut polymeerit, ovat käyttökelpoisia moniin tarkoituksiin.
• jousto: Luonnollisilla ja synteettisillä kumeilla on kimmoisia ominaisuuksia, jotka tekevät niistä ihanteellisia autorenkaille ja vastaaville tuotteille.

Polymerointi on prosessi, jolla luodaan synteettisiä polymeerejä yhdistämällä pieniä monomeeriä molekyylit ketjuiksi, joita kovalenttiset sidokset pitävät yhdessä. Kaksi pääasiallista polymerointimuotoa ovat porraskasvupolymerointi ja ketjukasvupolymerointi. Tärkein ero niiden välillä on, että ketjun kasvupolymeroinnissa monomeerimolekyylit lisätään ketjuun yksi molekyyli kerrallaan. Vaihekasvuisessa polymeroinnissa useita monomeerimolekyylejä sidotaan suoraan toisiinsa.

Jos voisit katsoa polymeeriketjua lähikuvasta, huomaat, että molekyyliketjun visuaalinen rakenne ja fysikaaliset ominaisuudet matkivat polymeerin fysikaalisia ominaisuuksia. Esimerkiksi, jos polymeeriketju käsittää tiukasti kiertyneitä sidoksia monomeerien välillä, joita on vaikea hajottaa, polymeeri on todennäköisesti vahva ja kova. Toisaalta, jos polymeeriketju käsittää molekyylejä, joilla on joustavat ominaisuudet, polymeerillä todennäköisesti on joustavat ominaisuudet.

Useimmat polymeerit, joita yleisesti kutsutaan muoveiksi tai kestomuoveiksi, koostuvat molekyyliketjuista, jotka voidaan hajottaa ja uudelleen sidottaa. Yleisimmät muovit voidaan taivuttaa uusiin muotoihin levittämällä lämpöä. Ne voidaan myös kierrättää. Esimerkiksi muoviset soodapullot voidaan sulattaa ja käyttää uudelleen tuotteiden valmistukseen uusista soodapullosta mattoon tai fleecetakkiin.

Silloitetut polymeerit sitä vastoin eivät voi sitoutua uudelleen, kun molekyylien välinen silloitettu sidos on hajonnut. Tästä syystä silloitetuilla polymeereillä on usein piirteitä, kuten suurempi lujuus, jäykkyys, lämpöominaisuudet, ja kovuus.

Sisään FRP (kuituvahvistettu polymeeri) komposiitti Tuotteet, silloitetut polymeerit ovat yleisimmin käytettyjä, ja niihin viitataan hartsina tai lämpökovettuvana hartsina. Yleisimmät komposiiteissa käytetyt polymeerit ovat polyesteri, vinyyliesterija epoksi.

Tavallisia polymeerejä ovat:

• Polypropeeni (PP): Matto, verhoilu
• Matala tiheys polyeteeniä (LDPE): Päivittäistavarakaupat
• Korkean tiheyden polyeteeni (HDPE): Pesuainepullot, lelut
• Poly (vinyylikloridi) (PVC): Putkisto, kansi
• Polystyreeni (PS): Lelut, vaahto
• Polytetrafluorietyleeni (PTFE, teflon): Tarttumattomat astiat, sähköeristys
• Poly (metyylimetakrylaatti) (PMMA, Lucite, pleksilasi): Kasvosuojat, kattoikkunat
• Poly (vinyyliasetaatti) (PVAc): Maalit, liimat
• Polykloropreeni (neopreeni): Märkäpuvut