Kluczowa różnica między sieciowaniem fizycznym i chemicznym polega na tym, że fizyczne wiązania krzyżowe powstają w wyniku słabych interakcji, podczas gdy wiązania chemiczne powstają w wyniku wiązania kowalencyjnego.
Tworzenie wiązań krzyżowych to łączenie jednego łańcucha polimeru z drugim. To połączenie może powstać na dwa sposoby: metodą fizyczną i chemiczną, która obejmuje odpowiednio wiązania jonowe i wiązania kowalencyjne.
Co to jest fizyczne połączenie krzyżowe?
Fizyczne sieciowanie to tworzenie wiązania między łańcuchami polimerów poprzez oddziaływania słabe. W większości przypadków te interakcje są zazwyczaj wiązaniami jonowymi. Np. żele alginianu sodu tworzą wiązania jonowe po wystawieniu na działanie jonów wapnia. To wiązanie krzyżowe obejmuje tworzenie mostków między łańcuchami alginianowymi. Innym powszechnym przykładem jest dodanie boraksu do polialkoholu winylowego, który tworzy wiązania wodorowe (słabe siły oddziaływania) pomiędzy kwasem borowym i grupami alkoholowymi polimeru. Niektóre przykłady substancji, które mogą podlegać fizycznemu sieciowaniu, obejmują żelatynę, kolagen, agarozę i agar-agar.
Ogólnie rzecz biorąc, fizyczne wiązania poprzeczne nie są stosunkowo stabilne mechanicznie i termicznie. Istnieje klasa polimerów znanych jako elastomery termoplastyczne, które mają tendencję do polegania na fizycznym sieciowaniu w swojej mikrostrukturze. To usieciowanie zapewnia stabilność materiału, dzięki czemu są one szeroko przydatne w zastosowaniach innych niż opona, np. w oponach. tory dla skuterów śnieżnych i cewniki do użytku medycznego. Dzieje się tak, ponieważ fizyczne usieciowanie jest często odwracalne i możemy je zreformować poprzez zastosowanie ciepła.
Co to jest chemiczne sieciowanie?
Sieciowanie chemiczne to tworzenie wiązania między łańcuchami polimeru poprzez kowalencyjne wiązania chemiczne. Te wiązania poprzeczne powstają w wyniku reakcji chemicznych, które mogą być zainicjowane przez ciepło, ciśnienie, zmianę pH lub napromieniowanie.
Na przykład, sieciowanie chemiczne występuje, gdy niespolimeryzowany lub częściowo spolimeryzowany żywica jest mieszana z określonymi chemikaliami zwanymi odczynnikami sieciującymi. Powoduje to reakcję chemiczną, która tworzy wiązania poprzeczne. Co więcej, możemy wywołać to usieciowanie w materiałach, które zwykle są termoplastyczne. Dzieje się tak poprzez ekspozycję na źródło promieniowania, takie jak ekspozycja na wiązkę elektronów, promieniowanie gamma lub promieniowanie ultrafioletowe. Np. możemy zastosować obróbkę wiązką elektronów do sieciowania polietylenu usieciowanego typu C.
Rysunek 01: Struktura gumy wulkanizowanej
Wulkanizacja to kolejny rodzaj sieciowania, który jest procesem chemicznym. Może zmienić gumę w twardy, wytrzymały materiał kojarzony z oponami samochodowymi i rowerowymi. Ten etap nazywa się utwardzaniem siarką. Jest to powolny proces, który można przyspieszyć za pomocą akceleratorów.
Jaka jest różnica między fizycznym a chemicznym wiązaniem krzyżowym?
W chemii i biochemii sieciowanie to proces tworzenia wiązań między łańcuchami polimerów. Kluczowa różnica między sieciowaniem fizycznym i chemicznym polega na tym, że fizyczne wiązania krzyżowe występują poprzez słabe oddziaływania, podczas gdy wiązania chemiczne powstają poprzez wiązania kowalencyjne. Ponadto elastomery termoplastyczne ulegają sieciowaniu fizycznemu, podczas gdy polimery termoutwardzalne ulegają sieciowaniu chemicznemu. Ponadto sieciowanie fizyczne ma niską trwałość, a sieciowanie chemiczne ma wysoką trwałość. Inną różnicą między sieciowaniem fizycznym i chemicznym jest to, że sieciowanie fizyczne jest słabsze niż sieciowanie chemiczne.
Poniższa infografika przedstawia różnice między sieciowaniem fizycznym i chemicznym w formie tabelarycznej.
Podsumowanie – Fizyczne i chemiczne wiązania krzyżowe
Termin sieciowanie jest powszechny w chemii i biologii. Kluczowa różnica między sieciowaniem fizycznym i chemicznym polega na tym, że fizyczne wiązania krzyżowe występują poprzez słabe interakcje, podczas gdy wiązania chemiczne powstają poprzez wiązania kowalencyjne.
