Makromolekyl och repeterande enhet
Den lilla molekyl som en polymer byggs av kallas monomer. När monomerer kopplas ihop blir varje monomer en enhet i kedjan. Antalet enheter i en kedja kallas polymerisationsgrad. I vedens cellulosa handlar det om tusentals.
En monomer är den lågmolekylära förening som polymeren bildas av. Den konstitutionella repeterande enheten är det minsta fragment vars upprepning beskriver kedjan. Polymerisationsgraden är lika med antalet enheter i en makromolekyl; makromolekylens molmassa är polymerisationsgraden gånger enhetens massa plus ändgruppernas massa. Oligomerer innehåller få enheter, och deras egenskaper ändras märkbart för varje enhet som tillkommer.
Naturliga, halvsyntetiska, syntetiska
Vissa polymerer görs av naturen: cellulosa, lignin, stärkelse, proteiner. Andra görs genom att man ändrar naturliga polymerer kemiskt. Så får man acetat och viskos från cellulosa. Ytterligare andra bygger kemister helt från monomerer: polyeten, nylon, fenol-formaldehydhartser.
Efter ursprung delas polymerer in i naturliga (polysackarider, lignin, proteiner, naturgummi), halvsyntetiska, som framställs genom kemisk modifiering av naturliga polymerer (cellulosaestrar, viskos), och syntetiska, som framställs av monomerer. Efter huvudkedjan skiljer man mellan kolkedjepolymerer (en kedja av kolatomer, som i polyeten) och heterokedjepolymerer (syre-, kväve- och andra atomer i kedjan, som i cellulosa, polyestrar och polyamider).
Kedjans form
En kedja kan vara en rak tråd, förgrena sig som ett träd eller växa samman med grannarna till ett sammanhängande nätverk. Formen avgör det viktigaste: om polymeren smälter och om den löser sig.
Polymerer är linjära, grenade eller nätverkspolymerer (tvärbundna, tredimensionella). Linjära och grenade polymerer löser sig under lämpliga betingelser, och många smälter också (cellulosa sönderdelas innan den smälter); nätverkspolymerer löser sig inte, utan sväller bara begränsat och når aldrig tillståndet viskös flytning. I veden finns alla tre sida vid sida: linjär cellulosa, grenade hemicellulosor och lignin, som läroböckerna beskriver som en tredimensionell (starkt grenad, delvis tvärbunden) polymer.
Homopolymerer och sampolymerer
Om alla enheter är likadana är det en homopolymer. Om kedjan har två eller fler olika enheter är det en sampolymer. Enheterna kan växla regelbundet, blandas slumpvis, ligga i långa block eller sitta som sidokedjor.
Sampolymerer klassificeras efter hur enheterna är fördelade: statistiska, alternerande, block- och ympsampolymerer (sidokedjor av en sammansättning ympade på en huvudkedja av en annan). Naturliga heteropolysackarider som glukomannaner är i praktiken sampolymerer. Ympning av syntetiska kedjor på cellulosa används för att modifiera dess egenskaper.
Termoplaster och härdplaster
Vissa plaster mjuknar när de värms och kan smältas om: de kallas termoplaster. Andra hårdnar för gott när de värms en gång, eftersom kedjorna binds ihop till ett nätverk: de kallas härdplaster. Hartser till plywood och spånskivor hör till den andra gruppen.
Termoplaster (polyeten, polyvinylklorid, polyvinylacetat) mjuknar reversibelt vid uppvärmning. Härdplaster bildar ett nätverk vid härdningen och förlorar irreversibelt förmågan att smälta och lösas; hit hör härdade fenol-formaldehyd-, urea-formaldehyd- och epoxihartser.
Viktiga fakta
- monomer → polymer
- repeterande enhet
- cellulosa
- linjär
- hemicellulosor
- grenade
- lignin
- 3D, delvis tvärbunden
- termoplast
- kan smältas om
- härdplast
- irreversibelt tvärbunden
Källor till kapitlet
- Азаров В.И., Буров А.В., Оболенская А.В. Химия древесины и синтетических полимеров: учебник. 2-е изд. СПб.: Лань, 2010.
- Евстигнеев Э.И. и др. Химия древесины и синтетических полимеров. Ч. 1. Строение, свойства, химические реакции и производные целлюлозы: учебно-методическое пособие. СПб.: СПбГТУРП, 2010.
- Odian G. Principles of Polymerization. 4th ed. Hoboken, NJ: Wiley-Interscience, 2004.
- IUPAC. Compendium of Polymer Terminology and Nomenclature (IUPAC Recommendations 2008). Cambridge: RSC Publishing, 2009.