Kluczowa różnica – polimery amorficzne i krystaliczne
Słowo „polimer” można zdefiniować jako materiał złożony z dużej liczby powtarzających się jednostek, które są ze sobą połączone wiązaniami chemicznymi. Pojedyncza cząsteczka polimeru może zawierać miliony małych cząsteczek lub powtarzających się jednostek zwanych monomerami. Polimery to bardzo duże cząsteczki o dużej masie cząsteczkowej. Monomery powinny mieć podwójne wiązanie lub co najmniej dwie grupy funkcyjne, aby były ułożone jako polimer. To podwójne wiązanie lub dwie grupy funkcyjne pomagają monomerowi przyłączyć jeszcze dwa monomery, a te przyłączone monomery mają również grupy funkcyjne, które przyciągają więcej monomerów. W ten sposób powstaje polimer i proces ten jest znany jako polimeryzacja. W wyniku polimeryzacji powstaje makrocząsteczka lub łańcuch polimerowy. Te łańcuchy polimerowe można ułożyć na różne sposoby, aby uzyskać strukturę molekularną polimeru. Układ może być amorficzny lub krystaliczny. Główną różnicą między polimerami amorficznymi a krystalicznymi jest ich układ molekularny. Polimery amorficzne nie mają szczególnego układu ani wzoru, podczas gdy polimery krystaliczne są dobrze ułożonymi strukturami molekularnymi.
Czym są struktury molekularne polimerów
Ważne jest poznanie kilku faktów na temat struktury molekularnej polimerów przed dalszym czytaniem o różnicach między polimerami amorficznymi i krystalicznymi. Łańcuchy polimerowe mogą być ułożone na trzy sposoby znane jako syndiotaktyczny, izotaktyczny lub ataktyczny. Syndiotaktyczny oznacza, że grupy boczne łańcucha polimeru są ułożone naprzemiennie. W układzie izotaktycznym grupy boczne znajdują się po tej samej stronie. Ale ułożenie ataktyczne pokazuje losowe ułożenie grup bocznych wzdłuż łańcucha polimerowego.
Co to jest polimer amorficzny?
Amorficzny polimer nie ma zorganizowanego wzoru w swojej strukturze molekularnej. Polimery amorficzne zbudowane są głównie z ataktycznych łańcuchów polimerowych. Powoduje to brak krystaliczności. Dlatego jest to słaba struktura. Ponieważ stopień krystaliczności jest nieobecny lub nie występuje krystaliczność w przypadku polimerów amorficznych, mają one niską gęstość w porównaniu z polimerami krystalicznymi. Dlatego odporność chemiczna jest niska i jest przezroczysta. Pomiędzy łańcuchami polimerowymi występują słabe przyciąganie ze względu na brak wzorzystej struktury.
Przykłady polimerów amorficznych obejmują polietylen, PVC itp. Na stopień krystaliczności wpływa proces polimeryzacji i produkcji. Polimery amorficzne mogą mieć krystaliczność z tworzeniem krystalitów lub obszarów uporządkowanych. Są bardziej miękkie i mniej odporne na przenikanie rozpuszczalników.
Co to jest polimer krystaliczny?
Struktura krystaliczna przedstawia regularne uporządkowanie cząsteczek polimeru. Polimery krystaliczne mają uporządkowaną strukturę zbudowaną z syndiotaktycznych i izotaktycznych łańcuchów polimerowych. Ta uporządkowana struktura powoduje, że polimer staje się półprzezroczysty. Między cząsteczkami występują również silne siły przyciągania. Dzięki temu jest odporny chemicznie i ma dużą gęstość w porównaniu z polimerami amorficznymi. Chociaż polimery krystaliczne są dobrze uporządkowane, mogą występować również obszary amorficzne. Dlatego te polimery nazywane są materiałami semikrystalicznymi.
Materiały z tworzyw sztucznych, takie jak nylon i inne poliamidy, mają skrystalizowane struktury. Inne przykłady obejmują liniowy polietylen, PET (politereftalan etylenu), polipropylen itp. Są to struktury sztywne i mniej podatne na penetrację rozpuszczalnika.
Rysunek 01: Łańcuchy molekularne w polimerach amorficznych i semikrystalicznych
Jaka jest różnica między polimerami amorficznymi a polimerami krystalicznymi?
Amorficzne a krystaliczne polimery |
|
| Polimery amorficzne to polimery, które nie mają uporządkowanego wzoru w swojej strukturze molekularnej. | Polimery krystaliczne to polimery o dobrze zorganizowanej strukturze. |
| Morfologia | |
| Amorficzne polimery składają się z ataktycznych łańcuchów polimerowych. | Polimery krystaliczne składają się z syndiotaktycznych i izotaktycznych łańcuchów polimerowych. |
| Siły przyciągania | |
| Amorficzne polimery mają słabe siły przyciągania pomiędzy łańcuchami polimerów. | Polimery krystaliczne mają silne siły przyciągania pomiędzy łańcuchami polimerów. |
| Gęstość | |
| Amorficzne polimery mają niską gęstość. | Polimery krystaliczne mają dużą gęstość. |
| Odporność chemiczna | |
| Amorficzne polimery mają niską odporność chemiczną. | Polimery krystaliczne mają wysoką odporność chemiczną. |
| Łańcuchy polimerowe | |
| Łańcuchy polimerowe są ułożone w sposób ataktyczny w polimery amorficzne. | Łańcuchy polimerowe są ułożone w sposób syndiotaktyczny i izotaktyczny w polimerach krystalicznych. |
| Wygląd | |
| Amorficzne polimery są przezroczyste. | Polimery krystaliczne są przezroczyste |
Podsumowanie – polimery amorficzne a polimery krystaliczne
Wszystkie polimery mają pewną krystaliczność, która jest główną różnicą między polimerami amorficznymi i krystalicznymi. Polimery amorficzne mają niski stopień krystaliczności, podczas gdy polimery krystaliczne mają wysoki stopień krystaliczności. Fizyczne i chemiczne właściwości polimeru będą zależeć od stopnia krystaliczności.
