Ingeniørpolymerer inkluderer naturlige materialer som gummi og syntetiske materialer som plast og elastomerer. Polymerer er svært nyttige materialer fordi deres strukturer kan endres og skreddersys for å produsere materialer 1) med en rekke mekaniske egenskaper 2) i et bredt spekter av farger og 3) med forskjellige gjennomsiktige egenskaper.

Mers

en polymer består av mange enkle molekyler som gjentar strukturelle enheter kalt monomerer. Et enkelt polymermolekyl kan bestå av hundrevis til en million monomerer og kan ha en lineær, forgrenet eller nettverksstruktur. Kovalente bindinger holder atomene i polymermolekylene sammen og sekundære bindinger holder deretter grupper av polymerkjeder sammen for å danne det polymere materialet. Kopolymerer er polymerer som består av to eller flere forskjellige typer monomerer.

Polymerkjeder (Termoplast og Termosetter)

en polymer er et organisk materiale og ryggraden i hvert organisk materiale er en kjede av karbonatomer. Karbonatomet har fire elektroner i det ytre skallet. Hver av disse valenselektronene kan danne en kovalent binding til et annet karbonatom eller til et fremmed atom. Nøkkelen til polymerstrukturen er at to karbonatomer kan ha opptil tre vanlige bindinger og fortsatt binde seg med andre atomer. Elementene som oftest finnes i polymerer og deres valensnummer er: H, F, Cl, Bf og I med 1 valenselektron; O Og S med 2 valenselektroner; n med 3 valenselektroner Og C og Si med 4 valenselektroner.

evnen for molekyler til å danne lange kjeder er avgjørende for å produsere polymerer. Tenk på materialet polyetylen, som er laget AV etangass, C2H6. Etangass har to karbonatomer i kjeden, og hver av de to karbonatomene deler to valenselektroner med den andre. Hvis to molekyler av etan bringes sammen, kan en av karbonbindingene i hvert molekyl brytes, og de to molekylene kan sammenføyes med en karbon til karbonbinding. Etter at de to mers er sammenføyet, er det fortsatt to frie valenselektroner i hver ende av kjeden for å bli med i andre mers eller polymerkjeder. Prosessen kan fortsette å like flere mers og polymerer sammen til den stoppes ved tilsetning av anther chemical (en terminator), som fyller den tilgjengelige bindingen i hver ende av molekylet. Dette kalles en lineær polymer og er byggestein for termoplastiske polymerer.

polymerkjeden er ofte vist i to dimensjoner, men det skal bemerkes at de har en tredimensjonal struktur. Hver binding er PÅ 109Â ° til neste, og derfor strekker karbonryggraden seg gjennom rommet Som en vridd kjede av tinkertoys. Når stress påføres, strekker disse kjedene seg og forlengelsen av polymerer kan være tusenvis av ganger større enn den er i krystallinske strukturer.

lengden på polymerkjeden er svært viktig. Etter hvert som antallet karbonatomer i kjeden økes til over flere hundre, vil materialet passere gjennom flytende tilstand og bli et voksaktig fast stoff. Når antall karbonatomer i kjeden er over 1000, oppnås det faste materialet polyetylen, med dets egenskaper av styrke, fleksibilitet og seighet. Endringen i tilstand oppstår fordi når lengden av molekylene øker, øker de totale bindingskreftene mellom molekyler også.

det skal også bemerkes at molekylene generelt ikke er rette, men er en sammenflettet masse. Termoplastiske materialer, som polyetylen, kan avbildes som en masse sammenflettede ormer tilfeldig kastet i en bøtte. Bindingskreftene er et resultat av van Der Waals krefter mellom molekyler og mekanisk sammenfiltring mellom kjedene. Når termoplast oppvarmes, er det mer molekylær bevegelse og bindingene mellom molekyler kan lett brytes. Derfor kan termoplastiske materialer smeltes om.

Det er en annen gruppe polymerer der et enkelt stort nettverk, i stedet for mange molekyler dannes under polymerisering. Siden polymerisering først oppnås ved oppvarming av råmaterialene og brining dem sammen, kalles denne gruppen termohærdende polymerer eller plast. For denne typen nettverksstruktur å danne, må mers ha mer enn to steder for boning å skje; ellers er bare en lineær struktur mulig. Disse kjedene danner leddstrukturer og ringer, og kan brettes frem og tilbake for å ta på seg en delvis krystallinsk struktur.Siden disse materialene i hovedsak består av et gigantisk molekyl, er det ingen bevegelse mellom molekyler når massen har satt. Termohærdende polymerer er mer stive og har generelt høyere styrke enn termoplastiske polymerer. Også, siden det ikke er mulighet for bevegelse mellom molekyler i en termohærdende polymer, blir de ikke plast når de oppvarmes.