polimerizációs műanyagok
(gyökös polimerizáció, kationos polimerizáció, sztereospecifikus polimerizáció, izotaktikus, szindiotaktikus, ataktikus)

A műanyagok több mint 75 százalékát néhány nagy mennyiségben gyártott polimerizációs műanyag (polietilén, polipropilén, poli(vinil-klorid), polisztirol) adja.
Ipari szempontból fontos, hogy a monomer olcsó és nagy mennyiségben előállítható, továbbá jól és egyszerű módszerekkel polimerizálható legyen. A polimerizáció erősen hőtermelő egyensúlyra vezető folyamat:

nM <--> (M)_n + hő
monomer <--> polimer + hő

Előállítás
A polimerizáció mechanizmusa szerint megkülönböztetnek gyökös és ionos mechanizmusú polimerizációt.

A gyökös polimerizáció a monomerhez adott gyökképző vegyület (iniciátor, katalizátor) bomlásából keletkező gyökök hatására indul meg (gyökös reakció). Gyökképzőként azovegyületeket, peroxidokat használnak.
Radioaktív sugárzás, fény vagy hő hatására a monomerből is képződhetnek gyökök, és azok is el tudják indítani a láncnövekedést, így makrogyökök jönnek létre.
Zárólépésként vagy két makrogyök egyesüléséből képződik makromolekula rekombinációval, vagy két polimermolekula alakul ki belőlük. Utóbb diszproporcionálódás játszódik le, és az egyik polimermolekula láncvégi kettős kötést tartalmaz.
A gyökképző vegyületek végcsoportonként beépülnek a makromolekulába, tehát nem tekinthetők igazi katalizátornak.
A gyökös polimerizáció szobahőmérsékletet meghaladó hőmérséklet-tartományban (40 - 120 Celsius-fokon) megy végbe megfelelő reakciósebesség gel.
A nagy tömegben gyártott polimerek zömét gyökös polimerizációval állítják elő.
A kationos polimerizáció katalizátora sav vagy savas jellegű vegyület (Lewis-sav). A polimerizáció során töltéssel rendelkező ionok vesznek részt a láncnövekedési és lánczáródási lépésekben.

A kationos polimerizáció alacsony hőmérsékleten (például mínusz 80 Celsius-fokon) is megfelelő reakciósebességgel levezethető, sőt, a kívánt nagy molekulatömegű termékek csak így képződnek.

Sztereospecifikus polimerizációval viszonylag enyhe kísérleti körülmények között számos - gyökösen nem is polimerizálható - monomerből nagyfokú szerkezeti rendezettségű polimer állítható elő.
A világ műanyagtermelésének egyre nagyobb hányadát sztereospecifikus polimerizációval állítják elő (kisnyomású polietilén, polipropilén).

Olefinek polimerizációjakor különböző molekulatömegű láncmolekulák képződnek.
Az átlagos polimerizációfok adja meg, hogy átlagosan hány monomeregységből épült fel a polimer.
A nagyobb molekulatömegű - egyébként azonos összetételű - polimer magasabb lágyuláspontú, mint a kisebb molekulatömegű.
Az egységes hosszúságú láncokból felépült polimer szűkebb hőmérséklet-tartományban olvad, mint a különféle polimerizációfokú láncokból álló polimer.

Az aszimmetrikus etilénszármazékok polimerizálásában az alapláncból elágazó metilcsoportok térállása szempontjából megkülönböztetnek izotaktikus polipropilént (minden metil csoport ugyanabban az irányban áll), szindiotaktikus polipropilént (a metil csoportok felváltva az egyik, illetve a másik irányban állnak) és ataktikus polipropilént (a metil csoportok véletlenszerűen helyezkednek el).
Amennyiben a kiralitáscentrumok konfigurációja minden monomerrészben azonos, akkor izotaktikus, szabályos térszerkezetű, magasabb lágyuláspontú polipropilént kapnak.
A szindiotaktikus polipropilénben a kiralitáscentrumok konfigurációja váltakozva ellentétes. Ez is szabályosabb térszerkezetet hoz létre, mint az ataktikus polipropiléné, amelyben a kiralitáscentrumok konfigurációjában nincs szabályosság.

A polimerek térbeli szerkezete a polimerizálás körülményeinek is függvénye.
A gyökös mechanizmusú polimerizáció statisztikus, szabálytalan rendezettséget teremt a polimermolekulának, míg a rendezettebb térszerkezetű polimerek sztereospecifikus katalizátorok jelenlétében állíthatók elő.

Külön részletesebben az alábbi polimerizációs műanyagok találhatók meg lexikonomban:
(PE) polietilén, (PP) polipropilén, (PVC) polivinilklorid, poli(vinil-acetát), polisztirol, poli(tetrafluor-etilén) (Teflon).

Különböző polimerizációs műanyagok összehasonlítása.
Az alább megtekinthető molekulaképeken jól látszik, hogy a polipropilén, a poli(vinil-klorid) illetve a polisztirol abban tér el polietilén szénhidrogén láncától, hogy minden második szénatomon egy metil csoport, egy klóratom illetve egy benzolgyűrű "lóg le". A poli(tetrafluor-etilén) estén pedig minden hidrogénatom helyén fluoratom található a láncban.

	Néhány polimerizációs műanyag molekulaképe. (A nyilakkal válthatja a molekulaképeket.)

Felhasználás
Az ide tartozó műanyagokat nagyon nagy mennyiségben, számtalan területen, nagyon sok féle célra használják az csomagolóanyagoktól a csövekig és bevonatokig. A konkrét felhasználások az adott műanyagnál találhatók.

Felhasznált irodalom