Polymer

Från Rilpedia

Texten från svenska Wikipedia

Del av molekylmodell av Cellulosa, en biologisk polymer. Här ser man fyra sammankopplade ringar.

Polymerer är kemiska föreningar som består av mycket långa kedjor uppbyggda av mindre repeterande enheter, monomerer. Polymerkedjor skiljer sig från andra kedjemolekyler inom den organiska kemin därför att de är mycket längre än exempelvis kedjorna i alkoholer eller organiska syror. Reaktionen som sker när monomererna blir en polymer kallas polymerisation.

Polymerer i form av konstruktionsmaterial kallas i dagligt tal för plaster. Med plaster menas emellertid konstruktionsmaterial som baseras på polymerer, i allmänhet med olika tillsatser för att ge materialet önskade egenskaper. Det kan till exempel vara färger eller mjukgörare. Polymera material brukar delas in i gummimaterial (elastomerer), härdplaster och termoplaster. Inom den naturvetenskapliga forskningen har man andra indelningar med fler undergrupper såsom hyperförgrenade polymerer, dendrimerer, geler och supramolekylära polymerer.

Ett exempel är polypropen (PP) även kallad "polypropylen" som byggs upp av monomeren propen. Polymerer är nästan alltid organiska men kan i vissa fall vara oorganiska. Ett exempel på en oorganisk polymer är silikonplast som består av polysiloxaner, där kedjan byggs upp av kisel- och syreatomer.

Homopolymer är en polymer vars kedja är uppbyggd av enbart en sorts monomerer. En sampolymer består av flera sorters monomerer.

Egenskaper

Polymera material har i allmänhet låg densitet i förhållande till deras mekaniska styrka.

Polymerer kan inte existera i gasfas. Vid höga temperaturer sönderdelas helt enkelt polymerkedjorna. Alla polymerer har en s.k. glasomvandlingstemperatur, T_g, där en övergång sker från ett hårt och sprött tillstånd under T_g till en mjukare form när temperaturen överstiger denna temperatur. Polymerer som är delvis kristallina har även en smältpunkt, T_m, vid en högre temperatur än T_g. En sådan saknas dock hos helt amorfa polymerer, som i stället har en gradvis övergång till ett alltmer flytande tillstånd när temperaturen höjs. Tvärbundna polymerer saknar också smältpunkt, eftersom de p.g.a. tvärbindningarna inte kan övergå i ett flytande tillstånd.

Historia

Naturgummi är ett exempel på en polymer som använts mycket länge (tusentals år). Andra naturliga polymerer är cellulosa, kautschuk (ej vulkaniserat rågummi), nukleinsyror och proteiner.

1909 uppfann den belgisk-amerikanske kemisten Leo Baekeland polymeren fenolformaldehyd som bildar fenolplast, även kallad bakelit®. Detta genom att först kondensera fenol och formaldehyd som sedan under värme sammanpressas med trämjöl. 1839 uppfann amerikanen Charles Goodyear vulkaniseringsprocessen, en tvärbindningsprocess där kautschuk behandlas, under värme och tryck, med svavel. Under 1920-talet började man förstå sig på att molekylerna i dessa material bygger på upprepade monomerer. PVC uppfanns 1927, polymetylmetakrylat (PMMA, plexiglas) uppfanns 1936, polystyren (PS) och polyamid (PA, nylon®) uppfanns bägge 1938.

Polymerisation

Huvudartikel: Polymerisation

Processen då man sammanbinder små molekyler, kallade monomerer, till kovalent bundna kedjor kallas polymerisation. Under polymerisationen kan vissa kemiska grupper försvinna från varje monomer. Den delen av varje monomer som bildar en polymer kallas för en repeterande enhet.

Laboratorie

Metoderna för laboratoriesyntetisering delas oftast in i två kategorier: kondensationspolymerisation och additionspolymerisation. Det finns även nyare metoder, som plasmapolymerisation, som inte passar in i någon av kategorierna. Syntetisk polymerisation kan startas med hjälp av en katalysator. Mycket forskning ligger på att skapa en rationell syntes av biopolymerer, till exempel peptider, i laboratorie.

Biologisk

Det finns tre huvudindelningar av biopolymerer: polysackarider, polypeptider och polynucleotider. I levande celler kan dessa syntetiseras av en enzymprocess, till exempel bildningen av DNA som katalyseras av DNA-polymeras.

Modifiering av naturliga polymerer

Många kommersiella polymerer syntetiseras genom kemisk modifikation av naturliga polymerer. Viktiga exempel är reaktionen mellan salpetersyra och cellulosa som bildar bomullskrut och bildningen av vulkaniserat gummi genom att värma upp naturligt gummi i en svavelrik miljö.

Se även

• Dimer
• Gummi
• Glasomvandlingstemperatur
• Härdplast
• Kristallinitet
• Monomer
• Oligomer
• Plast
• Smältpunkt
• Termoplast

Referenser

• Becker & Bertilsson (2000) Polymera material - kompendium, Institutionen för polymera material, Chalmers tekniska högskola: Göteborg
• Borén, Moll, Hellström, Lillieborg, Lif och Lindh (1984) Kemi2 för gymnasieskolan Esselte Studium AB:Stockholm
• Callister (1997) Materials Science and Engineering - An Introduction, John Wiley & Sons, Inc: USA
• Klason & Kubàt (1978) Plaster - materialval och materialdata, Sveriges verkstadsindustrier: Stockholm