Egenskaper och tillämpningar av polymerer
Var används plast?

Vad är polymerer?

Polymerer är en specifik typ av kemiska ämnen som kännetecknas av sin höga molekylvikt . Dessutom har de en specifik struktur: de består av repeterande enheter som kallas mers . Den höga molekylvikten innebär att lossningen eller vidhäftningen av en enda mer inte signifikant förändrar föreningens kemiska och fysikaliska egenskaper. Detta är en viktig skillnad mot oligomerer (ämnen som består av ett litet antal merer) – i deras fall kan en sådan förändring till exempel resultera i en annan smältpunkt. Polymerer förknippas främst med plast . I verkligheten är dock denna grupp av föreningar mycket bredare. Förutom syntetiska polymerer , som är byggstenarna i plast, finns det också naturliga polymerer , som är vanliga i naturen. De är en av de grundläggande komponenterna i levande organismer.

Kemiska egenskaper hos polymerer

Varje polymer kan ha sina egna individuella egenskaper. Det är emellertid möjligt att särskilja flera kemiska egenskaper hos polymerer som är gemensamma för dem alla. Dessa är följande:

• Beständighet mot kemikalier. Till exempel reagerar inte plast som används för förpackningar med kemikalier som finns i dem.
• Elektrisk och värmeisolering. Polymerer är bra isolatorer. Det är från dessa som materialen som används för skyddande lager på kablar eller för eluttag produceras. Deras egenskaper relaterade till värmebeständighet gör att dessa material kan användas i hushåll, t.ex. i grythandtag.
• Hög styrka samtidigt som den är lätt . Vissa plaster kan till och med flyta.
• Lätt att bearbeta . Polymerer kan bearbetas på en mängd olika sätt – de kan formas till tunna skikt (t.ex. textilfibrer) och fasta ryggradsstrukturer. De kan enkelt formas i en specifik form.

Hur tillverkas polymerer?

Framställningen av polymerer kan utföras med en av de två metoderna: polymerisation och polykondensation. I den första processen sker en kedjereaktion där monomererna binder med varandra. Detta åtföljs inte av bildandet av några biprodukter. För att polymerisationen ska kunna äga rum är det nödvändigt att använda en initiator – ett ämne som initierar reaktionen, där det förbrukas. De bindande monomererna kan ursprungligen vara i fast, flytande eller gasformig fas. Plast som härrör från polymerisation inkluderar:

• LDPE och HDPE polyeten ,
• polyvinylklorid (PCV) ,
• polypropen (PP) ,
• polystyren (PS).

Polykondensering producerar en makromolekyl, dvs en polymer, plus, som en biprodukt, ett annat ämne, såsom vatten, ammoniak eller väteklorid . Med denna reaktion växer polymerkedjan stegvis. Bland de mest populära plasterna som produceras genom polykondensation är:

• polyamider,
• fenol-aldehydhartser,
• epoxihartser,
• vissa polyestrar .

I de efterföljande stadierna av plasttillverkningen är ofta olika typer av tillsatser, såsom stabilisatorer eller modifieringsmedel, nödvändiga. Med dem är det möjligt att producera material med specifika egenskaper. Ett brett utbud av tillsatser för plast finns i PCC Groups portfölj, som finns tillgänglig på produktportalen.

Vilka typer av polymerer finns det?

Alla polymerer kan delas in enligt flera kriterier, t.ex. efter deras ursprung, struktur och form och arrangemang av deras molekyler. Baserat på deras ursprung kan polymerer vara:

• syntetiska , dvs de produceras helt och hållet via kemisk syntes från monomerer;
• naturliga , dvs de produceras av levande organismer; dessa inkluderar till exempel cellulosa , proteiner eller nukleinsyror;
• naturliga men modifierade genom kemiska reaktioner, t.ex. cellulosaacetat eller modifierad stärkelse är modifierade polymerer .

Olika typer av polymerer kan också särskiljas utifrån deras kedjestruktur. Det finns bland annat linjära, grenade, stege eller tvärbundna polymerer. Dessutom kan polymermolekyler ha ovanliga former, liknande kedjelänkar eller ett träd. En annan klassificering baseras på antalet olika mers i en kedja. Om kedjan är bildad av en enda typ av merer är det en homopolymer . Om det finns två eller flera av dem kallas sådana föreningar sampolymerer . De flesta polymerer är organiska föreningar. Det finns dock en ganska stor grupp av oorganiska polymerer , dvs polymerer som inte innehåller kolföreningar. Dessa inkluderar polysulfider, polysiloxaner eller polyfosfazener. På grundval av andra egenskaper hos strukturen kan följande typer av polymerer särskiljas:

• polyolefiner som endast består av kol och väte och innehåller långa kolkedjor; denna grupp inkluderar bland annat polyeten, polystyren, polypropen;
• vinylpolymerer , som också innehåller långa kolkedjor men som bildas genom att bryta bindningarna mellan kolatomer; ett exempel på denna grupp är polyvinylklorid;
• polyetrar : polymerer innehållande eterbindningar;
• polyamider : polymerer med amidbindningar (−NH−C(O)−);
• polyuretaner : polymerer som innehåller uretanbindningar (−NH−C(O)−O−);
• polyestrar : polymerer med esterbindningar (−C(O)−O−);
• polykarbonater : polymerer med karbonatbindningar (−O−C(O)−O−).

En viktig egenskap som påverkar tillämpningarna av polymerer är deras molekylära arrangemang. Vissa ämnen kan vara amorfa, utan någon struktur eller ordning. De är vanligtvis genomskinliga och kan därför användas till exempel vid tillverkning av förpackningar eller kontaktlinser. I andra typer av polymerer är atomerna ordnade i mönster som bildar kristallina strukturer. Sådana material är ogenomskinliga. Kristalliniteten hos vissa polymerer kan kontrolleras i viss utsträckning, vilket förändrar deras egenskaper, t.ex. genom att öka deras hållfasthet, styvhet och kemikaliebeständighet.

Polymerer – exempel på plasttillämpningar inom industri och byggnation

De vanligaste polymererna (polyester, polyamid eller polyeten) har redan nämnts ovan. Nu är det dags att organisera informationen och visa vad olika typer av polymerer används till. Idag finns det praktiskt taget inget område där polymerer inte används. De används inom medicin, elektronik, kosmetika och de finns förmodligen också i ditt hushåll. De områden där de används mest är dock industri och byggnation. Här är utvalda exempel på polymertillämpningar i dessa industrier:

• fenoplaster – plaster baserade på hartser bildade vid polymerisation av fenol och formaldehyd, som används vid tillverkning av verktygshandtag, broms- och kopplingsbelägg, som tillsats till lacker, lim, bindemedel;
• epoxihartser – härdplaster som används t.ex. vid tillverkning av laminat, metalllim, korrosionsskyddande och isolerande lacker;
• polyeten – en komponent i olika förpackningsmaterial: filmer, mjölkkartonger, engångspåsar;
• polypropen – en populär komponent i ledningar, medicinsk utrustning, tekniska tyger, golv, rör, leksaker;
• polyvinylklorid – används bland annat vid tillverkning av golvpaneler, rör och slangar och som ingrediens i lim och lacker;
• polyamid – används vid tillverkning av nylonfibrer, såväl som kugghjul, tryckrör och andra maskindelar, förpackningsfilmer, golvbeläggningar;
• polykarbonat – tack vare sin höga hållfasthet är den lämplig för tillverkning av transparenta glasrutor: i noggrant bevakade byggnader, flygplan, rymdhjälmar eller Formel 1-bilar;
• polyuretan – används för att skapa skum som används inom möbel-, fordons- och textilindustrin, samt i byggindustrin för tätning.

Läs också: klassificering av plaster efter applikation