Gelfand Center

Polymeerejä on kahdenlaisia: synteettisiä ja luonnollisia. Synteettiset polymeerit ovat peräisin maaöljystä, ja niitä valmistavat tiedemiehet ja insinöörit. Esimerkkejä synteettisistä polymeereistä ovat nailon, polyeteeni, polyesteri, teflon ja epoksi. Luonnollisia polymeerejä esiintyy luonnossa, ja niitä voidaan louhia. Ne ovat usein vesipohjaisia. Esimerkkejä luonnossa esiintyvistä polymeereistä ovat silkki, villa, DNA, selluloosa ja proteiinit.
Edellisessä verkostopolymeerejä käsittelevässä jaksossa mainitsimme vulkanoidun kumin ja pektiinin. Vulkanoitu kumi on synteettinen (ihmisen valmistama) polymeeri, kun taas pektiini on esimerkki luonnollisesta polymeeristä.
Kumia esiintyy luonnossa ja sitä kerätään lateksina (maitomaisena nesteenä) useista puulajeista. Puiden lateksista peräisin oleva luonnonkumi on pohjimmiltaan isopreeniyksiköistä valmistettu polymeeri, jossa on pieni prosenttiosuus epäpuhtauksia. Kumia voidaan valmistaa (syntetisoida) myös ihmisen toimesta. Synteettistä kumia voidaan valmistaa erilaisten monomeerien, myös isopreenin, polymerisaatiosta.
Luonnonkumi ei ole helposti käsiteltävää (se on tahmeaa), eikä sillä ole kovin hyviä ominaisuuksia tai kestävyyttä (se mätänee). Se yleensä vulkanoidaan, prosessi, jossa kumia kuumennetaan rikin läsnäollessa, jotta sen kimmoisuus, elastisuus ja kestävyys paranevat. Synteettinen kumi on suositeltavampaa, koska eri monomeerejä voidaan sekoittaa eri suhteissa, jolloin saadaan laaja valikoima fysikaalisia, mekaanisia ja kemiallisia ominaisuuksia. Monomeerit voidaan valmistaa puhtaina, ja epäpuhtauksien tai lisäaineiden lisäämistä voidaan ohjata suunnittelun avulla optimaalisten ominaisuuksien aikaansaamiseksi.
Vulkanointi, jota kutsutaan myös kovettumiseksi, on kumiteollisuudessa käytetty kemiallinen prosessi, jossa yksittäiset polyisopreeniketjut liittyvät toisiin polyisopreeniketjuihin kemiallisilla sidoksilla (ks. reaktiosekvenssi jäljempänä). Varsinainen kemiallinen ristisilloitus tehdään yleensä rikin avulla, mutta myös muita tekniikoita voidaan käyttää. Vulkanointi on peruuttamaton prosessi, kuten kakun leipominen. Normaalisti pehmeät ja joustavat kumimolekyylit lukkiutuvat toisiinsa, jolloin syntyy kovempi materiaali, jolla on parempi kestävyys ja kemiallinen kestävyys. Vulkanointi muuttaa materiaalin pinnan hyvin tahmeasta sileäksi, pehmeäksi pinnaksi, joka ei tartu kiinni metalli- tai muovialustoihin.

Lähde: www.chemistrydaily.com.
Pektiini on pitkäketjuinen polymeeri, joka koostuu pektiinihappo- ja pektiinihappomolekyyleistä (ks. rakenne alla). Koska nämä hapot ovat sokereita, pektiiniä kutsutaan polysakkaridiksi. Sitä saadaan sitrushedelmien kuorista ja omenoiden jäännöksistä. Kasveissa/hedelmissä pektiini on aine, joka yhdistää kasvisoluja toisiinsa.

Lähde: www.cybercolloids.net.
Pektiiniketjut muodostavat verkoston, koska osa pektiiniketjujen segmenteistä liittyy toisiinsa kiteytymällä muodostaen kolmiulotteisen verkon, jossa vesi, sokeri ja muut aineet pysyvät. Geelin muodostuminen johtuu fysikaalisista tai kemiallisista muutoksista, joilla on taipumus vähentää pektiinin liukoisuutta, ja tämä suosii pienten paikallisten kiteiden muodostumista. Tärkein tekijä, joka vaikuttaa pektiinin taipumukseen geeliytyä, on lämpötila.
Jäähdytettäessä kuumaa pektiiniä sisältävää liuosta molekyylien liike vähenee ja niiden taipumus yhdistyä geeliverkostoksi kasvaa. Tämä kyky tekee pektiinistä hyvän sakeuttamisaineen monissa elintarvikkeissa, kuten hyytelöissä ja hilloissa. Jos seoksessa on riittävästi sokeria, pektiini muodostaa kiinteän geelin.