tekniska polymerer inkluderar naturliga material såsom gummi och syntetiska material såsom plast och elastomerer. Polymerer är mycket användbara material eftersom deras strukturer kan ändras och skräddarsys för att producera material 1) med en rad mekaniska egenskaper 2) i ett brett spektrum av färger och 3) med olika transparenta egenskaper.

Mers

en polymer består av många enkla molekyler som upprepar strukturella enheter som kallas monomerer. En enda polymermolekyl kan bestå av hundratals till en miljon monomerer och kan ha en linjär, Grenad eller nätverksstruktur. Kovalenta bindningar håller atomerna i polymermolekylerna tillsammans och sekundära bindningar håller sedan grupper av polymerkedjor tillsammans för att bilda polymermaterialet. Sampolymerer är polymerer som består av två eller flera olika typer av monomerer.

polymerkedjor (termoplaster och Termoset)

en polymer är ett organiskt material och ryggraden i varje organiskt material är en kedja av kolatomer. Kolatomen har fyra elektroner i det yttre skalet. Var och en av dessa valenselektroner kan bilda en kovalent bindning till en annan kolatom eller till en främmande atom. Nyckeln till polymerstrukturen är att två kolatomer kan ha upp till tre gemensamma bindningar och fortfarande binda med andra atomer. De element som oftast finns i polymerer och deras valensnummer är: H, F, Cl, Bf och I med 1 valenselektron; O och S med 2 valenselektroner; n med 3 valenselektroner och C och Si med 4 valenselektroner.

förmågan för molekyler att bilda långa kedjor är avgörande för att producera polymerer. Tänk på materialet polyeten, som är tillverkat av etangas, C2H6. Etangas har två kolatomer i kedjan och var och en av de två kolatomerna delar två valenselektroner med den andra. Om två molekyler av etan förs samman kan en av kolbindningarna i varje molekyl brytas och de två molekylerna kan förenas med en kol till kolbindning. Efter att de två mers har förenats finns det fortfarande två fria valenselektroner i vardera änden av kedjan för att ansluta sig till andra Mers-eller polymerkedjor. Processen kan fortsätta gilla mer mers och polymerer tillsammans tills den stoppas genom tillsats av anther chemical (en terminator), som fyller den tillgängliga bindningen vid varje ände av molekylen. Detta kallas en linjär polymer och är byggstenar för termoplastiska polymerer.

polymerkedjan visas ofta i två dimensioner, men det bör noteras att de har en tredimensionell struktur. Varje bindning är vid 109 kg till nästa och därför sträcker sig kolens ryggrad genom rymden som en snodd kedja av tinkertoys. När stress appliceras sträcker sig dessa kedjor och förlängningen av polymerer kan vara tusentals gånger större än den är i kristallina strukturer.

längden på polymerkedjan är mycket viktig. Eftersom antalet kolatomer i kedjan ökas till över flera hundra, kommer materialet att passera genom vätsketillståndet och bli ett vaxartat fast ämne. När antalet kolatomer i kedjan är över 1000 erhålls det fasta materialet polyeten, med dess egenskaper av styrka, flexibilitet och seghet. Förändringen i tillståndet inträffar eftersom molekylernas längd ökar, ökar också de totala bindningskrafterna mellan molekyler.

det bör också noteras att molekylerna i allmänhet inte är raka men är en trassig massa. Termoplastiska material, såsom polyeten, kan avbildas som en massa sammanflätade maskar slumpmässigt kastas i en hink. Bindningskrafterna är resultatet av van der Waals krafter mellan molekyler och mekanisk intrassling mellan kedjorna. När termoplaster värms upp finns det mer molekylär rörelse och bindningarna mellan molekyler kan lätt brytas. Därför kan termoplastiska material omsmältas.

det finns en annan grupp polymerer där ett enda stort nätverk bildas istället för många molekyler under polymerisation. Eftersom polymerisation initialt uppnås genom uppvärmning av råvarorna och saltning av dem tillsammans kallas denna grupp värmehärdande polymerer eller plast. För att denna typ av nätverksstruktur ska bildas måste mers ha mer än två platser för urbening att inträffa; annars är endast en linjär struktur möjlig. Dessa kedjor bildar ledade strukturer och ringar och kan vikas fram och tillbaka för att ta en delvis kristallin struktur.

eftersom dessa material huvudsakligen består av en jättemolekyl, finns det ingen rörelse mellan molekyler när massan har satt. Värmehärdande polymerer är styvare och har i allmänhet högre hållfasthet än termoplastiska polymerer. Eftersom det inte finns någon möjlighet till rörelse mellan molekyler i en värmehärdande polymer, blir de inte plastiska när de upphettas.