Kluczowa różnica między polimerem usieciowanym a polimerem liniowym polega na tym, że jednostki monomerowe polimerów liniowych mają połączenia od końca do końca, przypominające koraliki w naszyjniku, podczas gdy polimery usieciowane składają się z połączonych łańcuchów razem przez serię wiązań kowalencyjnych, zwanych wiązaniami krzyżowymi.
Polimery to związki składające się z małych, powtarzających się jednostek, które łączą się ze sobą, tworząc cząsteczki o długim łańcuchu. Powtarzające się jednostki lub bloki budulcowe polimeru to monomery. Polimery można ogólnie podzielić na trzy części w oparciu o ich naturę chemiczną i termiczną, a mianowicie; (a) polimery termoplastyczne, (b) polimery termoutwardzalne i (c) elastomery. Tworzywa termoplastyczne to tworzywa, które mogą zmieniać kształt pod wpływem ciepła. W przeciwieństwie do tworzyw termoplastycznych, materiały termoutwardzalne nie tolerują powtarzających się cykli ogrzewania. Elastomery to gumy, które wykazują doskonałe właściwości elastyczne, w przeciwieństwie do dwóch wymienionych powyżej typów. Zgodnie ze strukturą wyróżnia się trzy rodzaje polimerów: polimery liniowe, rozgałęzione i usieciowane. Polimery termoplastyczne są cząsteczkami liniowymi, podczas gdy termoutwardzalne i elastomery są polimerami usieciowanymi.
Co to jest polimer usieciowany?
Sieciowany polimer to polimer, który ma łańcuchy połączone ze sobą siecią wiązań kowalencyjnych. Wiązania poprzeczne mogą być krótkie lub długie, ale w większości polimerów te wiązania są krótkie. Materiały termoutwardzalne i elastomery mają wiązania poprzeczne. Właściwości usieciowanych polimerów zależą głównie od stopnia usieciowania. Mówiąc konkretnie, jeśli stopień usieciowania jest niski, polimer będzie zachowywał się jak polimer nieusieciowany i wykazywał zmiękczanie. Jednakże, jeśli stopień usieciowania jest wysoki, zmiękczanie polimeru będzie znacznie trudniejsze. Dobrym przykładem wykorzystania sieciowania do poprawy właściwości gum jest proces wulkanizacji.
Rysunek 1: Usieciowany poliizopren (wulkanizowany kauczuk naturalny wykorzystujący siarkę jako środek sieciujący)
Podczas wulkanizacji dodanie środków wulkanizacyjnych, takich jak siarka, tlenki metali itp., zwiększa wiązania poprzeczne między cząsteczkami łańcucha gumowego. A tym samym poprawia wytrzymałość na rozciąganie i twardość gum. Wiele procesów produkcyjnych wyrobów gumowych wykorzystuje wulkanizację. W przeciwieństwie do gum, termoutwardzalne polimery, takie jak mocznik formaldehyd, stają się twardymi i kruchymi materiałami podczas procesu sieciowania. Dzieje się tak, ponieważ sieciowanie powoduje, że polimer jest chemicznie związany, a reakcja ta jest nieodwracalna. Ponadto parametr rozpuszczalności polimerów sieciujących zmienia się wraz z gęstością usieciowania. Jeśli polimer ma niski stopień usieciowania, będzie miał tendencję do pęcznienia w cieczy.
Co to jest polimer liniowy?
Liniowy polimer to polimer termoplastyczny, który składa się z cząsteczek o długim łańcuchu. Tutaj jednostki monomeru mają połączenia od końca do końca, przypominające koraliki w naszyjniku. Polietylen jest przykładem polimeru liniowego, w którym jednostki etylenu działają jak monomery. Czasami te łańcuchy liniowe mają rozgałęzione struktury. Ogólnie rzecz biorąc, struktury liniowe i rozgałęzione tego samego polimeru wykazują podobne właściwości.
Rysunek 02: Polietylen
Ponieważ są to tworzywa termoplastyczne, ciepło może zmiękczyć polimery liniowe. Unikalną cechą polimerów liniowych jest temperatura mięknienia. Temperatura mięknienia gumy lub lepkich płynów jest niższa od temperatury pokojowej, podczas gdy temperatura twardych, kruchych lub ciągliwych ciał stałych jest wyższa od temperatury pokojowej. Ponadto polimer liniowy to polimer termoplastyczny, który składa się z cząsteczek o długim łańcuchu. Tutaj jednostki monomeru mają połączenia od końca do końca, jak koraliki w naszyjniku.
Polietylen jest przykładem polimeru liniowego, w którym jednostki etylenu działają jak monomery. Czasami te liniowe łańcuchy mają rozgałęzione wzory. Ogólnie rzecz biorąc, struktury liniowe i rozgałęzione tego samego polimeru wykazują podobne właściwości.
Jaka jest różnica między polimerem usieciowanym a polimerem liniowym?
Polimer usieciowany a polimer liniowy |
|
| Sieciowany polimer składa się z łańcuchów, które są połączone ze sobą szeregiem wiązań kowalencyjnych. | Liniowy polimer składa się z monomerów połączonych ze sobą od końca do końca, przypominając koraliki w naszyjniku. |
| Termoplasty | |
| Termostaty i elastomery | Termoplasty |
| Podgrzewanie polimerów | |
| Nie można tolerować powtarzających się cykli ogrzewania | Może tolerować powtarzające się cykle ogrzewania |
| Recykling | |
| Nie można poddać recyklingowi (nie można ponownie formować) | Wysoce nadające się do recyklingu (można je ponownie formować/przekształcać) |
| Rodzaj wiązania między łańcuchem molekularnym | |
| Stałe obligacje pierwotne | Tymczasowe obligacje wtórne |
| Przykłady | |
| fenolowo-formaldehydowe, poliuretany, silikony, kauczuk naturalny, kauczuk butylowy, kauczuk chloroprenowy | acetale, akryle, akrylonitryl-butadien-styren (ABS), poliamidy, poliwęglan, polietylen |
Podsumowanie – polimer usieciowany a polimer liniowy
W skrócie, istnieją dwie kategorie polimerów oparte na ich strukturze: polimery liniowe i polimery usieciowane. Monomery polimerów liniowych mają ogniwa typu end-to-end, przypominające koraliki naszyjnika. W związku z tym wszystkie tworzywa termoplastyczne należą do polimerów liniowych i nie mają trwałych wiązań poprzecznych między łańcuchami polimerów. Jednak polimery usieciowane mają trwałe wiązania między sąsiednimi łańcuchami polimerów. Wszystkie elastomery i materiały termoutwardzalne należą do polimerów usieciowanych. Tak więc jest to różnica między polimerem usieciowanym a polimerem liniowym.
