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Subhadeep Chakraborty* and Abhijit Bandyopadhyay
Das Journal of Polymer Science & Applications (JPSA) ist eine multidisziplinäre, von Experten begutachtete Zeitschrift, die sich der Darstellung der jüngsten Fortschritte und Innovationen der angewandten Polymerwissenschaft in verschiedenen Bereichen der Wissenschaft, Technologie, Technik und Medizin sowie der sozioökonomischen Auswirkungen der kommerziellen Anwendung von Polymeren widmet . Die Zeitschrift berücksichtigt auch die in jüngster Zeit aufkommenden Bereiche auf dem jeweiligen Gebiet. Die Zeitschrift konzentriert sich hauptsächlich auf Polymersynthese, Methoden zur Polymercharakterisierung (z. B. thermisch, spektroskopisch, mechanisch usw.), Polymerphysik und -eigenschaften; und ihre möglichen Anwendungen. Alle polymerbasierten Materialien, z. B. Blends, Komposite und Nanokomposite sowie Copolymere und Polymernetzwerke, werden vom Zeitschriftenumfang abgedeckt.
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Zu den Hauptanwendungsgebieten von Polymeren gehören unter anderem:
Biopolymere
Biopolymere sind Polymere, die aus Biomasse hergestellt werden und durch die Einwirkung von Hitze, Feuchtigkeit und Mikroorganismen biologisch abgebaut werden. Biopolymere können aus Abfallstärke von Nutzpflanzen hergestellt werden, die für den Lebensmittelgebrauch angebaut wurden. Im Gegensatz zu synthetischen Polymeren würde der erweiterte Einsatz von Biopolymeren die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen verringern und sie sind leicht biologisch abbaubar. Biopolymer kann ein Protein, eine Nukleinsäure, ein Lipid, ein Kohlenhydrat oder ein Polysaccharid sein, das von Lebewesen entwickelt wurde. DNA-Biopolymere spielen eine wichtige Rolle im menschlichen Körper und in der Ökosphäre. Einige Arten von Biopolymeren umfassen Biopolymere auf Zuckerbasis, Biopolymere auf Stärkebasis sowie Biopolymere auf Zellulosebasis und Biopolymere auf Basis des synthetischen Materials.
Elektroaktive Polymere und Polymeraktoren
Elektroaktive Polymere sind solche, die eine Form- und Größenänderung zeigen, wenn sie in einem elektrischen Feld angeregt werden. Diese Polymere unterliegen einer starken Verformung, die der ausgeübten Kraft standhält. Diese werden häufig bei der Herstellung von Aktoren und Sensoren eingesetzt. Polymere Aktoren können ihre Form entsprechend den sich ändernden Umgebungsbedingungen ändern und mechanische Arbeit verrichten.
Reibung, Verschleiß und Schmierung
Reibung und Verschleiß von Polymeren entstehen durch die Verformung der Polymermoleküle an der Oberfläche, wenn eine Kraft ausgeübt wird. Durch die Einarbeitung von Fasern in das Material können Reibung und Verschleiß reduziert werden. Die Schmierung von Polymeren wird durch das Auftragen von Schmiermittel auf das Polymer erreicht, das in das Polymer diffundiert und zu einer Veränderung der mechanischen Eigenschaften des Polymers führt.
Hydrogele
Hydrogele sind wassergequollene Polymermaterialien, bei denen es sich um definierte 3D-Netzwerkstrukturen aus synthetischen und natürlichen Polymeren handelt, die eine erhebliche Menge Wasser absorbieren und zurückhalten können. Hydrogele sind die ersten Biomaterialien, die für den menschlichen Gebrauch entwickelt wurden. Hydrogele werden durch die Vernetzung von Polymerketten durch physikalische, ionische und kovalente Wechselwirkungen gebildet und besitzen die Fähigkeit, Wasser zu absorbieren. Hydrogele haben breite Anwendungsmöglichkeiten und werden in der Wundversorgung, Arzneimittelverabreichung, Landwirtschaft, Damenbinden sowie transdermalen Systemen, Dentalmaterialien, Implantaten, injizierbaren Polymersystemen, ophthalmologischen Anwendungen und hybriden Organen verwendet.
Verpackung
Im Allgemeinen wird Glas zum Verpacken flüssiger Formulierungen verwendet, heutzutage werden jedoch auch Kunststoffe verwendet, da diese für Flüssigkeiten undurchlässig sind. Zu den in Verpackungen weit verbreiteten Polymeren gehören Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol, Polyvinylchlorid und Polyvinylidenchlorid. Diese Polymere werden zur Verpackung fester, halbfester und flüssiger Produkte verwendet.
Kunststofftechnik
Kunststofftechnik umfasst die Verarbeitung, Gestaltung, Entwicklung und Herstellung von Kunststoffprodukten. Kunststoff ist ein synthetisches Material aus einer Vielzahl organischer Polymere, das weich geformt und dann in eine starre oder leicht elastische Form gebracht werden kann. Die Kunststofftechnik umfasst den Entwurf, die Verarbeitung, die Entwicklung und die Herstellung von Kunststoffprodukten. Ein Kunststoff ist ein Polymermaterial, das sich in einem halbflüssigen Zustand befindet, die Eigenschaft der Plastizität besitzt und fließfähig ist. Die Kunststofftechnik umfasst Kunststoffmaterialien und Kunststoffmaschinen. Der Bereich der Kunststofftechnik umfasst die Anwendung wissenschaftlicher und technischer Prinzipien bei der Entwicklung einer Vielzahl von Polymerprodukten.
Biomedizinische Polymeranwendungen
Polymere sind eine der größten Klassen von Biomaterialien mit enormen biomedizinischen Anwendungen. Zu den biomedizinischen Anwendungen von Polymeren gehört die Entwicklung von Prothesenmaterialien, Implantaten, Verbänden, Dentalmaterialien und anderen Einwegartikeln. Polymere werden auch bei der Formulierung von Arzneimitteln mit kontrollierter Freisetzung, der Herstellung von Kontakt- und Intraokularlinsen usw. verwendet.
Polymerisation
Polymere entstehen durch chemische Reaktionen, die als Polymerisationen bezeichnet werden. Ein Großteil der Polymere wird durch zwei grundlegende Reaktionstypen hergestellt. Die erste Art von Polymerisationsreaktion ist als Kondensationspolymerisation oder Stufenwachstumspolymerisation bekannt. Die zweite Reaktionsart ist als Kettenwachstums- oder Additionspolymerisation bekannt. Bei Kondensationspolymerisationen reagieren zwei Monomere unter Bildung einer Wiederholungseinheit und eines kleineren Moleküls wie Wasser. Ein Beispiel: Polymerisation von Nylon aus Monomeren mit Carbonsäuren und basischen Aminen. Diese Reaktion zeigt eine Kettenverknüpfung zwischen den einzelnen Monomeren und erzeugt H2O als Nebenprodukt. Es wird auch in der Bekleidungsindustrie zur Herstellung von Nylonfasern für Bekleidung verwendet. Bei der Additionspolymerisation bildet ein Monomer ein hochreaktives freies Radikal oder Molekül mit einem ungepaarten Elektron. Das freie Radikal reagiert schnell mit einem anderen Monomer und bildet eine Wiederholungseinheit mit einem anderen freien Radikal. Eine schnelle Kettenreaktion führt dazu, dass die Polymerkette und die Polymerisation länger wachsen. Ein Beispiel für ein durch Kettenwachstumspolymerisation hergestelltes Polymer ist Polystyrol und wird in Einweg-Trinkbechern verwendet. Die Kettenwachstumspolymerisation wird in die kationische Additionspolymerisation und die anionische Additionspolymerisation unterteilt. Ein Sonderfall der Kettenwachstumspolymerisation führt zur lebenden Polymerisation. Die meisten Photopolymerisationsreaktionen und Ringoffenpolymerisationen sind Kettenwachstumspolymerisationsreaktionen. Andere Polymerisationsreaktionen umfassen Emulsionspolymerisation, Dispersions-, Suspensions- und Plasmapolymerisation usw. Copolymerisation ist ein Prozess, bei dem eine Mischung aus mehr als einer oder verschiedenen Monomerspezies polymerisieren und ein Copolymer bilden kann. Das Copolymer ist definiert als ein Polymer, das durch Verknüpfung von zwei oder mehr verschiedenen Monomertypen in derselben Kette entsteht. Copolymere werden in alternierende Copolymere, statistische Copolymere, Pfropfcopolymere und Blockcopolymere eingeteilt. Nylon 66 ist ein Copolymer aus Hexamethylendiamin und Adipinsäure.
Polymer-Nanotechnologie
Polymer-Nanotechnologie ist die Untersuchung und Anwendung der Nanotechnologie auf Polymer-Nanopartikel-Matrizen. Polymer-Nanokomposite (PNC) bestehen aus einem Polymer oder Copolymer mit in der Polymermatrix dispergierten Nanopartikeln. Polymer-Nanotechnologie findet breite Anwendung in verschiedenen Bereichen wie Biotechnologie, biomedizinische Produkte, Arzneimittelverabreichung und Pharmazeutika. Polymere Nanopartikel werden in wasserbasierten Farben, Klebstoffen, Beschichtungen, Haftklebstoffen, medizinischen Diagnostika und redispergierbaren Latices verwendet.
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Subhadeep Chakraborty* and Abhijit Bandyopadhyay
Masahiro Goto*
Sivakumar Manickam*
Zhenbao Liu*
María D. Veiga*
Nooshin Tasharrofi*