Polimer - Polski Serwis Naukowy

Polimery (gr. polymeres - wieloczęściowy, zbudowany z wielu części) – substancje chemiczne o bardzo dużej masie cząsteczkowej, które składają się z wielokrotnie powtórzonych jednostek zwanych merami.

Przez "bardzo dużą masę cząsteczkową" rozumie się zwykle taką sytuację, gdy odjęcie lub przyłączenie jednego meru nie zmienia w zasadniczym stopniu ogólnych własności chemicznych i fizycznych związku chemicznego. Odróżnia to polimery od oligomerów, które mają jeszcze na tyle małą masę cząsteczkową, że dodanie do nich lub odjęcie jednego meru skutkuje zauważalną zmianą np. ich temperatury topnienia.

Elastyczność - właściwość materiałów polimerowych do odwracalnej zmiany kształtu pod działaniem zewnętrznych sił. Niektóre materiały polimerowe charakteryzują się zdolnościami do odkształceń elastycznych. Są to elastomery. Do elastomerów należy np. guma.
Nylon – to handlowa nazwa poliamidów produkowanych przez firmę DuPont. Są to syntetyczne polimery zawierające grupę amidową służące m.in. do wytwarzania włókien syntetycznych o bardzo dużej wytrzymałości na rozciąganie i łatwo dającego się barwić. Stosowany przede wszystkim do produkcji dzianin, tkanin, lin i żyłek a także, ze względu na doskonałe właściwości mechaniczne, do panewek łożysk), kół zębatych itp.

Fragment łańcucha przykładowego syntetycznego polimeru – polipropylenu

Polimery naturalne są jednym z podstawowych budulców organizmów żywych. Polimery syntetyczne są podstawowym budulcem tworzyw sztucznych, a także wielu innych powszechnie wykorzystywanych produktów chemicznych takich jak: farby, lakiery, oleje przemysłowe, środki smarujące, kleje itp. Polimery syntetyczne otrzymuje się w wyniku łańcuchowych lub sekwencyjnych reakcji polimeryzacji ze związków posiadających minimum dwie grupy funkcyjne zwanych monomerami.

Pleinomer - związek chemiczny o masie cząsteczkowej pomiędzy oligomerem i polimerem. Na podstawie kryterium masy cząsteczkowej można utworzyć następujący szereg:
Polietery − grupa organicznych związków chemicznych, oligomery lub polimery zbudowane główne z łańcuchów zawierających wiązania eterowe (C-O-C). Polietery mogą być zarówno otwartołańcuchowe jak i cykliczne.

Podział polimerów

Wyróżnia się następujące podziały polimerów:

ze względu na ich pochodzenie

ze względu na topologię cząsteczek, czyli ich ogólny kształt przestrzenny

ze względu na jednorodność budowy

Podział ze względu na pochodzenie

polimery syntetyczne - są to polimery pochodzące w 100% z syntezy chemicznej zaczynającej się od prostych monomerów

polimery naturalne - są to polimery wytwarzane w 100% przez organizmy żywe; są to m.in. celuloza, białka, kwasy nukleinowe.

polimery modyfikowane - są to polimery naturalne, które jednak zostały sztucznie zmodyfikowane chemicznie, zwykle w celu zmiany ich własności użytkowych np.: octan celulozy, białko modyfikowane, skrobia modyfikowana.

Podział ze względu na topologię

Struktury topologiczne polimerów ukazują architekturę oraz sposoby łączenia się ze sobą poszczególnych merów. Topologiczne parametry strukturalne cząsteczek: - skład chemiczny - konstytucja makrocząsteczek (rodzaje par atomów, rodzaje wiązań) - rozmieszczenie centrów konfiguracyjnych. Topologia związana ściśle ze strukturą:

Język grecki albo greka — język indoeuropejski z grupy helleńskiej, w starożytności ważny język basenu Morza Śródziemnego. W cywilizacji Zachodu zaadaptowany obok łaciny jako język terminologii naukowej, wywarł wpływ na wszystkie współczesne języki europejskie, a także część pozaeuropejskich i starożytnych. Od X wieku p.n.e. zapisywany jest alfabetem greckim. Obecnie, jako język nowogrecki, pełni funkcję języka urzędowego w Grecji i Cyprze. Jest też jednym z języków oficjalnych Unii Europejskiej. Po grecku mówi współcześnie około 15 milionów ludzi.
Skrobia modyfikowana – jak podaje Polska Norma PN-87/a-74820 jest to skrobia naturalna obrabiana w sposób zmieniający jedną lub więcej jej początkowych właściwości fizycznych lub chemicznych. Modyfikowanie skrobi ma na celu poprawę właściwości funkcjonalnych skrobi lub nadanie jej nowych cech. Należy też zwrócić uwagę iż skrobia modyfikowana nie ma nic wspólnego z modyfikacja genetyczną.

polimer liniowy - są to polimery, w których łańcuchy główne są proste i nie mają żadnych rozgałęzień np: wysokociśnieniowy polietylen lub teflon.

polimer rozgałęziony - są to polimery, w których łańcuchy główne są rozgałęzione - wyróżnia się tutaj:

polimer bocznołańcuchowy - w którym, krótkie, boczne łańcuchy są regularnie bądź nieregularnie rozmieszczone wzdłuż głównego łańcucha;

polimer rozgałęziony wielokrotnie po angielsku hyperbranched, w którym występuje wiele wielkokrotnych rozgałęzień, tak że nie da się już wyróżnić głównego łańcucha;

polimer gwiazdowy - w którym z jednego centralnego punktu wybiega kilka do kilkunastu "ramion" będących zwykłymi liniowymi łańcuchami;

polimer drabinkowy - są to polimery, w których występują dwa równoległe łańcuchy główne połączone okresowo krótkimi bocznymi łańcuchami, wyróżnia się formę całkowitą oraz częściową (bok tworzący szkielet jest od miejscami poprzerywany).

polimer usieciowany - są to polimery, które tworzą przestrzenną ciągłą sieć, tak że nie da się już w nich wyróżnić pojedynczych cząsteczek. Dzieli się je na wysokiej i niskiej gęstości usieciowania.

polimer cykliczny - stosunkowo rzadko spotykany, w którym zamiast liniowych cząsteczek występują ogromne cząsteczki cykliczne.

polimer katetanowy - przypominający połączone ogniwa łańcucha; cykliczne fragmenty przenikają się tworząc długi łańcuch polimerowy.

polimer rateksanowy - tzw. struktura szaszłykowa, czyli na łańcuch polimerowy "nawleczone" zostały krótkie cykliczne cząsteczki.

polimer dendrymeryczny - czyli z jednego łańcucha rozchodzą się następne, a z nich kolejne - powstaje dendrymeryczna struktura przypominająca drzewo.

Dodatkowo rozpatruje się topologię polimerów ze względu na ograniczenia w przestrzeni, czyli jednowymiarowe - płaskie, dwuwymiarowe - czyli szczepione z płaskiej powierzchni) oraz trójwymiarowe - szczepione na sferze.

Polimeryzacja to reakcja, w wyniku której związki chemiczne o małej masie cząsteczkowej zwane monomerami lub mieszanina kilku takich związków reagują same ze sobą, aż do wyczerpania wolnych grup funkcyjnych, w wyniku czego powstają cząsteczki o wielokrotnie większej masie cząsteczkowej od substratów, tworząc polimer.
Poliolefiny to polimery zawierające tylko węgiel i wodór, w których występują długie łańcuchy węglowe -C-C-C-, stanowiące podstawowy szkielet łańcuchów samych polimerów. Można powiedzieć, że poliolefiny to polimeryczne węglowodory.

Podział ze względu na jednorodność budowy chemicznej

Podział ten opiera się na tym, czy w łańcuchu polimeru występuje jeden merów, czy też jest zbudowany z bloków pochodzących od dwóch lub więcej monomerów. Polimery zbudowane z wielu bloków pochodzących od kilku monomerów nazywa się kopolimerami, zaś te które są otrzymywane z jednego monomeru homopolimerami.

Polimery winylowe to polimery otrzymywane w wyniku polimeryzacji winylowej z monomerów zawierających podwójne wiązania C=C, których łańcuchy główne składają się z atomów węgla powiązanych pojedynczymi wiązaniami -C-C-C-C-.
Kopolimery - rodzaj polimerów, których łańcuchy zawierają dwa lub więcej rodzajów merów. W odróżnieniu od kopolimerów, polimery zawierające tylko jeden rodzaj merów nazywa się często homopolimerami. Głównym powodem otrzymywania kopolimerów są ich szczególne własności fizyczne, których nie mogą posiadać homopolimery i ich proste mieszaniny zawierające te same mery.

Kopolimery dzieli się z kolei na:

kopolimer statystyczny - są to polimery, w których występują krótkie losowo przemieszane bloki pochodzące od poszczególnych merów

kopolimer gradientowy - są to polimery, w których wstępują krótkie losowo przemieszane bloki, jednak na jednym z końców cząsteczki można znaleźć więcej bloków jednego rodzaju a na drugim drugiego rodzaju

kopolimer naprzemienny - są to polimery, w których ściśle naprzemiennie występują krótkie bloki pochodzące od poszczególnych merów

kopolimer blokowy - są to polimery, w których występują długie bloki pochodzące z poszczególnych merów - zazwyczaj tylko 2 lub 3

polimer szczepiony - są polimery, w których do głównego łańcucha są przyłączone bloki pochodzące od innego monomeru w formie bocznych odgałęzień.

Podział ze względu na budowę

poliolefina - są to polimery zawierające tylko węgiel i wodór, w których występują długie łańcuchy węglowe -C-C-C-. Do najbardziej znanych przykładów zaliczają się polietylen, polipropylen i polistyren

polimer winylowy - są to polimery otrzymywane w wyniku rozerwania wiązań C=C występujących w monomerach, na skutek czego powstają długie łańcuchy węglowe. Formalnie rzecz biorąc większość poliolefin również należy do polimerów winylowych, ale zazwyczaj rozumie się pod tą nazwą takie polimery jak poliakrylan, polimetakrylan, polichlorek winylu itp., a więc zawierające oprócz węgla i wodoru także inne atomy.

polieter - są to polimery, w których w głównych łańcuchach występują wiązania eterowe, najbardziej znanym przedstawicielem jest poli(tlenek etylenu)

poliamidy - są to polimery w których występuje wiązanie amidowe (-NH-C(O)-)

poliuretany - są to polimery, w których występuje wiązanie uretanowe (-NH-C(O)-O-)

poliestry - są to polimery, w których w głównych łańcuchach występuje wiązanie estrowe (-C(O)-O-)

poliwęglany - są to polimery, w których występuje wiązanie węglanowe (-O-C(O)-O-)

polimer nieorganiczny - są to polimery, w których w głównych łańcuchach nie występują atomy węgla, takie jak polisiloksan, polifosfazen, polisiarczek i wiele innych.

polipeptydy, poli(węglowodany), kwasy nukleinowe - to wszystko są biopolimery.

Podział ze względu na taktyczność

polimer izotaktyczny - grupy boczne wyłącznie po jednej stronie łańcucha

polimer syndiotaktyczny - grupy boczne naprzemiennie po obu stronach łańcucha

polimer ataktyczny - losowe położenie grup bocznych

Trimery – jedne z najprostszych oligomerów. Składają się tylko z trzech merów (elementów łańcucha). Są efektem połączenia trzech cząsteczek zdolnych do polimeryzacji, czyli monomerów.
Poliakrylonitryl (PAN) - (-[-CH2-CH(CN)-]n-) polimer otrzymywany w wyniku polimeryzacji akrylonitrylu. Czysty poliakrylonitryl jest sztywnym i kruchym duroplastem.

czytaj dalej: [2], [3]

w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)