Polymeerikemia

Biopolymeeri

Polymeerikemia eli makromolekyylikemia tarkastelee kemiallista synteesiä sekä polymeerien ja makromolekyylien kemiallisia ominaisuuksia. IUPACin suositusten mukaan suurmolekyyliyhdisteet luokitellaan itsenäisiksi molekyyliketjuiksi ja täten erilliseksi kemialliseksi luokaksi.

Yleistä

Polymeerikemia ei ole synonyymi muovikemialle. Yksi nykyaikaisen polymeeritieteen keskeisiä kysymyksiä on polymeerien kontrolloitu synteesi, jossa pystytään hallitsemaan polymeerien kokoa, muotoa ja avaruusrakennetta. Tutkitaan tapoja valmistaa funktionaalisia polymeereja sekä pyritään selvittämään polymeerien kemiallisen rakenteen ja fysikaalisten ominaisuuksien välistä riippuvuutta. Polymeerit ovat monimutkainen ja mielenkiintoinen tutkimusaihe, koska niiden ominaisuudet riippuvat paitsi niiden kemiallisesta koostumuksesta myös niiden koosta ja muodosta.

Polymeereistä

Polymeerit ovat suurimolekyylisiä yhdisteitä, joiden moolimassat vaihtelevat kymmenistä tuhansista kymmeniin miljooniin. Eliöt rakentuvat polymeereista kuten erilaisista proteiineista ja polysakkarideista, ja elämää ylläpitääkseen ne hyödyntävät lukuisia polymeereja, kuten entsyymejä tai DNA:ta. Suomessa oleellisen tärkeä polymeeri on selluloosa, jättiläismäinen yhdiste, joka yhdessä polymeerisen ligniinin kanssa muodostaa puiden tukirakenteen. Paperi valmistetaan eristämällä selluloosa puumateriaalista. Synteettisten polymeerien teollinen valmistus lisääntyy jatkuvasti. Erilaiset pinnoitteet, liimat ja muovit ovat tunnetusti polymeerimateriaaleja. Polymeereja käytetään esimerkiksi lääkevalmisteissa, kosmetiikassa, elintarvikkeissa, elektroniikkateollisuudessa, paperin valmistuksessa ja veden puhdistuksessa. Monet ihmisruumiin varaosat valmistetaan synteettisistä polymeereista. Polttokennoissa voi olla polymeerielektrolyytti ja litiumpolymeeri-akkuissa käytetään polymeerielektrodia.

Polymeerien luokittelu

Eliöiden tuottamat biopolymeerit:

• rakenneproteiinit: kollageeni, keratiini, elastiini ...
• kemiallisesti aktiiviset proteiinit: entsyymit, hormonit, kuljetusproteiinit...
• rakenteelliset polysakkaridit: selluloosa, kitiini, kitosaani...
• varastoivat polysakkaridit: tärkkelys, glykogeeni...
• nukleiinihapot: DNA, RNA

Muovien valmistuksessa käytetyt synteettiset polymeerit, joista valmistetaan esimerkiksi kuidut, maalit, rakennusmateriaalit, kalusteet, mekaaniset varaosat, kiinnitysaineet:

• termoplastiset polymeerit: polyeteeni, Teflon polystyreeni, polypropeeni, polyesteri, polyuretaani, polymetyylimetakrylaatti, polyvinyylikloridi (PVC), nailon, viskoosi, selluloidi, silikoni
• silloittuvat tekniset polymeerit: vulkanoitu kumi, bakeliitti, kevlar, epoksimuovit...

Polymeerit muodostuvat monomeerien polymeroinnissa. Polymeereja kuvataan kemiallisesti polymerointiasteella, moolimassajakaumalla, taktisuudella, kopolymeerijakaumalla, haarautumisasteella, pääteryhmillä, crosslinkingilla, kristalloinnilla sekä termisillä ominaisuuksilla, kuten lasisiirtymälämpötila ja sulamislämpötila. Liuoksissa polymeereillä on erityiset ominaisuudet niiden liukoisuuden, viskositeetin ja geeliytymisen perusteella.

Lähteet

• Helsingin yliopiston polymeerikemian laboratorion opinto-opas[1]^{[vanhentunut linkki]}

Aiheesta muualla

• Kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Polymeerikemia Wikimedia Commonsissa