Mis on polümeer?

Mõiste polümeer kasutatakse tavaliselt plasti- ja komposiititööstuses, sageli sünonüümina plastist või vaik. Tegelikult hõlmavad polümeerid mitmesuguseid erinevaid omadusi omavaid materjale. Neid leidub tavalistes majapidamistarvetes, rõivastes ja mänguasjades, ehitusmaterjalides ja isolatsioonis ning paljudes muudes toodetes.

Polümeer on a keemiline ühend koos pikkade korduvate ahelatega seotud molekulidega. Oma struktuuri tõttu on polümeeridel ainulaadsed omadused, mida saab kohandada erinevaks kasutamiseks.

Polümeerid on nii inimese loodud kui ka looduslikult esinevad. Näiteks kumm on looduslik polümeermaterjal, mida on kasutatud tuhandeid aastaid. Sellel on suurepärased elastsed omadused, mis on emakese looduse loodud molekulaarse polümeeri ahela tulemus. Teiseks looduslikuks polümeeriks on šellak, vaik, mida Indias ja Tais toodetakse lac-bugis, mida kasutatakse värvipreparaadi, hermeetiku ja laki kujul.

Kõige tavalisem looduslik polümeer Maal on tselluloos, orgaaniline ühend, mida leidub taimede rakuseintes. Seda kasutatakse paberitoodete, tekstiilide ja muude materjalide, näiteks tsellofaani tootmiseks.

Keemiliste või sünteetiliste polümeeride hulka kuuluvad sellised materjalid nagu polüetüleen, mis on kõige levinum plastik, mida toodetes leidub maailmas alates ostukottidest kuni mahutiteni ja polüstüreenist, maapähklite pakkimiseks kasutatavast materjalist ja ühekordselt kasutatavast materjalist tassid. Mõned sünteetilised polümeerid on elastsed (termoplastilised), teised aga püsivalt jäigad (termosegud). Teistel on kummitaolised omadused (elastomeerid) või sarnanevad taimsed või loomsed kiud (sünteetilised kiud). Neid materjale leidub igasugustes toodetes alates ujumistrikoodest kuni pannideni välja.

Sõltuvalt soovitud kasutusest saab polümeere teatud kasulike omaduste suurendamiseks peenhäälestada. Need sisaldavad:

• Peegeldusvõime: Tootmiseks kasutatakse mõnda polümeeri helkurfilm, mida kasutatakse paljudes valgusega seotud tehnoloogiates.
• Löögikindlus: Vastupidav plastik, mis talub töötlemata töötlemist, sobib suurepäraselt pagasi, kaitseümbriste, autode kaitseraudade ja muu jaoks.
• Haprus: Mõned polüstüreeni vormid on kõvad ja haprad ning neid on kuumuse mõjul kerge deformeerida.
• Läbipaistvus: Läbipaistvaid polümeere, sealhulgas polümeersavi, kasutatakse kunsti- ja käsitöönduses sageli.
• Paindlikkus: Erinevalt rabedatest polümeeridest võivad kõrgtugevad polümeerid deformeeruda lagunemata. Sellised metallid nagu kuld, alumiinium ja teras on tuntud oma elastsuse poolest. Kõrgtugevad polümeerid, kuigi mitte nii tugevad kui teised polümeerid, on kasulikud mitmel otstarbel.
• Elastsus: Looduslikel ja sünteetilistel kummidel on elastsed omadused, mis muudavad need ideaalseks autorehvide ja muude sarnaste toodete jaoks.

Polümeriseerimine on sünteetiliste polümeeride moodustamise protsess, ühendades väikesed monomeer molekulid ahelateks, mida hoiavad koos kovalentsed sidemed. Polümerisatsiooni kaks peamist vormi on astmeline polümerisatsioon ja ahelaga polümerisatsioon. Peamine erinevus nende vahel on see, et ahela kasvu polümerisatsioonil lisatakse monomeerimolekulid ahelasse üks molekul korraga. Etapiviisilise polümerisatsiooni korral seotakse mitu monomeermolekuli üksteisega otse.

Kui saaksite vaadata polümeeriahelat lähedalt, näeksite, et molekuli ahela visuaalne struktuur ja füüsikalised omadused jäljendavad polümeeri füüsikalisi omadusi. Näiteks kui polümeeriahel sisaldab tihedalt keerdunud sidemeid monomeeride vahel, mida on raske murda, on polümeer tõenäoliselt tugev ja sitke. Teisest küljest, kui polümeeriahel sisaldab venivate omadustega molekule, on polümeeril tõenäoliselt elastsed omadused.

Enamik polümeere, mida tavaliselt nimetatakse plastikuteks või termoplastideks, koosnevad molekulide ahelatest, mida saab purustada ja uuesti siduda. Enamlevinud plasti saab kuumutamise abil painutada uuteks kujudeks. Neid saab ka ringlusse võtta. Näiteks plastist soodapudeleid saab sulatada ja taaskasutada, et valmistada tooteid alates uutest soodapudelitest kuni vaiba või fliisjakkideni.

Ristseotud polümeerid seevastu ei saa uuesti siduda pärast seda, kui molekulide vaheline ristseotud side on purunenud. Sel põhjusel on ristseotud polümeeridel sageli sellised omadused nagu suurem tugevus, jäikus, termilised omadusedja kõvadus.

Sisse FRP (kiududega armeeritud polümeer) komposiit Produktid, ristseotud polümeerid on kõige sagedamini kasutatavad ja neid nimetatakse vaiguks või termoreaktiivseks vaiguks. Kõige tavalisemad komposiitides kasutatavad polümeerid on polüester, vinüülesterja epoksü.

Tavaliste polümeeride hulka kuuluvad:

• Polüpropüleen (PP): vaip, polster
• Madala tihedusega polüetüleen (LDPE): toidupoed
• Suure tihedusega polüetüleen (HDPE): puhastusvahendite pudelid, mänguasjad
• Polü (vinüülkloriid) (PVC): Torustik, tekk
• Polüstüreen (PS): mänguasjad, vaht
• Polütetrafluoroetüleen (PTFE, teflon): mittenakkuvad pannid, elektriisolatsioon
• Polü (metüülmetakrülaat) (PMMA, Lucite, pleksiklaas): näokaitsed, katuseaknad
• Polü (vinüülatsetaat) (PVAc): värvid, liimid
• Polükloropreen (neopreen): märjad ülikonnad