Vad är en polymer?

Termen polymer används ofta inom plast- och kompositsindustrin, ofta som en synonym för plast eller harts. I själva verket inkluderar polymerer ett urval av material med olika egenskaper. De finns i vanliga hushållsartiklar, i kläder och leksaker, i byggnadsmaterial och isolering och i många andra produkter.

Definition

En polymer är en kemisk förening med molekyler bundna samman i långa, upprepande kedjor. På grund av deras struktur har polymerer unika egenskaper som kan skräddarsys för olika användningsområden.

Polymerer är både konstgjorda och naturligt förekommande. Gummi är till exempel ett naturligt polymert material som har använts i tusentals år. Den har utmärkta elastiska egenskaper, resultatet av en molekylär polymerkedja som skapas av moderens natur. En annan naturlig polymer är shellack, ett harts som produceras av lac-buggen i Indien och Thailand, som används som en färgprimer, tätningsmedel och lack.

Den vanligaste naturliga polymeren på jorden är cellulosa, en organisk förening som finns i cellväggarna i växter. Det används för att producera pappersprodukter, textilier och andra material som cellofan.

Människor eller syntetiska polymerer inkluderar material som polyeten, den vanligaste plasten i världen som finns i artiklar som sträcker sig från påsar till förvaringsbehållare och polystyren, materialet som används för att tillverka jordnötter och engångskoppar. Vissa syntetiska polymerer är böjliga (termoplaster), medan andra är permanent styva (termosetter). Ytterligare andra har gummiliknande egenskaper (elastomerer) eller liknar växt- eller djurfibrer (syntetfibrer). Dessa material finns i alla sorters produkter, från baddräkter till kokkärl.

Egenskaper

Beroende på önskad användning kan polymerer finjusteras för att utnyttja vissa fördelaktiga egenskaper. Dessa inkluderar:

• Reflektivitet: Vissa polymerer används för att producera reflekterande film, som används i en mängd olika ljusrelaterade tekniker.
• Slagmotstånd: Robust plast som tål grov hantering är perfekt för bagage, skyddsfodral, bilstötfångare och mer.
• Sprödhet: Vissa former av polystyren är hårda och spröda och lätta att deformeras med hjälp av värme.
• Genomskinlighet: Genomskinliga polymerer, inklusive polymerlera, används ofta inom konst och hantverk.
• formbarhet: Till skillnad från spröda polymerer kan duktila polymerer deformeras utan att falla isär. Metaller som guld, aluminium och stål är kända för sin duktilitet. Duktila polymerer, även om de inte är lika starka som andra polymerer, är användbara för många ändamål.
• Elasticitet: Naturliga och syntetiska gummin har elastiska egenskaper som gör dem idealiska för bildäck och liknande produkter.

Polymerisation

Polymerisation är processen för att skapa syntetiska polymerer genom att kombinera små monomermolekyler i kedjor som hålls samman av kovalenta bindningar. De två huvudformerna av polymerisation är stegtillväxtpolymerisation och kedjan-tillväxtpolymerisation. Den huvudsakliga skillnaden mellan dem är att vid kedjetillväxtpolymerisation tillsätts monomermolekyler till kedjan en molekyl i taget. Vid stegtillväxtpolymerisation är flera monomermolekyler bundna direkt med varandra.

Om du kunde titta på en polymerkedja på nära håll, skulle du se att den visuella strukturen och fysikaliska egenskaperna hos molekylkedjan efterliknar polymerens fysiska egenskaper. Till exempel, om en polymerkedja innefattar tätt tvinnade bindningar mellan monomerer som är svåra att bryta, kommer polymeren troligen att vara stark och tuff. Å andra sidan, om polymerkedjan innefattar molekyler med stretchiga egenskaper, kommer polymeren troligen att ha flexibla egenskaper.

Tvärbundna polymerer

De flesta polymerer som ofta kallas plast eller termoplast består av molekylkedjor som kan brytas och återbindas. De vanligaste plasten kan böjas till nya former genom att applicera värme. De kan också återvinnas. Plastpulver kan till exempel smälta ner och återanvändas för att tillverka produkter som sträcker sig från nya läskflaskor till matta till fleecejackor.

Tvärbundna polymerer kan å andra sidan inte återbindas efter att den tvärbundna bindningen mellan molekyler har brutits. Av detta skäl uppvisar tvärbundna polymerer ofta egenskaper såsom högre hållfasthet, styvhet, termiska egenskaper och hårdhet.

I FRP (fiberarmerad polymer) kompositprodukter används tvärbundna polymerer oftast och benämns harts eller värmehärdat harts. De vanligaste polymererna som används i kompositer är polyester, vinylester och epoxi.

exempel

Vanliga polymerer inkluderar:

• Polypropylen (PP): Mattor, klädsel
• Polyeten låg densitet (LDPE): Livsmedelspåsar
• Hög densitet av polyeten (HDPE): tvättmedelsflaskor, leksaker
• Poly (vinylklorid) (PVC): Rör, däck
• Polystyren (PS): Leksaker, skum
• Polytetrafluoroetylen (PTFE, Teflon): Hällplåtar, elektrisk isolering
• Poly (metylmetakrylat) (PMMA, Lucite, Plexiglas): Ansiktssköldar, takfönster
• Poly (vinylacetat) (PVAc): Färger, lim
• Polykloropren (Neopren): Våta kostymer