Η βασική διαφορά μεταξύ διασυνδεδεμένου πολυμερούς και γραμμικού πολυμερούς είναι ότι οι μονομερείς μονάδες των γραμμικών πολυμερών έχουν συνδέσμους από άκρο σε άκρο, που μοιάζουν με τα σφαιρίδια σε ένα περιδέραιο, ενώ τα πολυμερή με σταυροδεσμούς αποτελούνται από αλυσίδες που συνδέονται μαζί με μια σειρά ομοιοπολικών δεσμών, που ονομάζονται διασταυρούμενοι δεσμοί.
Τα πολυμερή είναι οι ενώσεις που αποτελούνται από μικρές επαναλαμβανόμενες μονάδες που συνδέονται μεταξύ τους για να σχηματίσουν μόρια μακράς αλυσίδας. Οι επαναλαμβανόμενες μονάδες ή τα δομικά στοιχεία ενός πολυμερούς είναι μονομερή. Τα πολυμερή μπορούν να ταξινομηθούν ευρέως σε τρία μέρη με βάση τη χημική και θερμική τους φύση, συγκεκριμένα: (α) θερμοπλαστικά πολυμερή, (β) θερμοσκληρυνόμενα πολυμερή και (γ) ελαστομερή. Τα θερμοπλαστικά είναι πλαστικά που μπορούν να αλλάξουν το σχήμα υπό την εφαρμογή θερμότητας. Σε αντίθεση με τα θερμοπλαστικά, οι θερμοσκληρυντές δεν μπορούν να ανεχθούν επαναλαμβανόμενους κύκλους θέρμανσης. Τα ελαστομερή είναι τα ελαστικά που παρουσιάζουν εξαιρετικές ελαστικές ιδιότητες, σε αντίθεση με τους δύο τύπους που αναφέρθηκαν παραπάνω. Σύμφωνα με τη δομή, υπάρχουν τρεις τύποι πολυμερών ως γραμμικά, διακλαδισμένα και διασυνδεδεμένα πολυμερή. Τα θερμοπλαστικά πολυμερή είναι γραμμικά μόρια, ενώ τα θερμοσκληρυνόμενα και τα ελαστομερή είναι πολυμερή με σταυροειδείς δεσμούς.
Τι είναι ένα πολυμερές με διασταυρούμενη σύνδεση;
Ένα διασυνδεδεμένο πολυμερές είναι ένα πολυμερές που έχει αλυσίδες συνδεδεμένες μεταξύ τους με ένα δίκτυο ομοιοπολικών δεσμών. Οι διασταυρούμενοι δεσμοί μπορεί να είναι μικροί ή μακροί, αλλά στα περισσότερα πολυμερή, αυτοί οι δεσμοί είναι βραχείς. Τα θερμοσκληρυνόμενα και τα ελαστομερή έχουν διασταυρούμενους δεσμούς. Οι ιδιότητες των διασυνδεδεμένων πολυμερών εξαρτώνται κυρίως από τον βαθμό διασύνδεσης. Για να είμαστε συγκεκριμένοι, εάν ο βαθμός διασταυρούμενης σύνδεσης είναι χαμηλός, το πολυμερές θα συμπεριφέρεται ως πολυμερές χωρίς σταυροειδείς δεσμούς και θα παρουσιάζει μαλακωτική συμπεριφορά. Ωστόσο, εάν ο βαθμός διασταύρωσης είναι υψηλός, η μαλακωτική συμπεριφορά του πολυμερούς θα είναι πολύ πιο σκληρή. Ένα καλό παράδειγμα χρήσης διασταύρωσης για τη βελτίωση των ιδιοτήτων των καουτσούκ είναι η διαδικασία βουλκανισμού.
Εικόνα 1: Διασυνδεδεμένο πολυϊσοπρένιο (βουλκανισμένο φυσικό καουτσούκ που χρησιμοποιεί θείο ως παράγοντα διασύνδεσης)
Κατά τη διάρκεια του βουλκανισμού, η προσθήκη παραγόντων βουλκανισμού όπως θείο, οξείδια μετάλλων κ.λπ., αυξάνει τις διασταυρώσεις μεταξύ των μορίων της αλυσίδας από καουτσούκ. Και έτσι, βελτιώνει την αντοχή σε εφελκυσμό και τη σκληρότητα των καουτσούκ. Πολλές διαδικασίες κατασκευής προϊόντων καουτσούκ χρησιμοποιούν βουλκανισμό. Σε αντίθεση με τα καουτσούκ, τα θερμοσκληρυνόμενα πολυμερή όπως η φορμαλδεΰδη ουρίας γίνονται σκληρά και εύθραυστα υλικά κατά τη διαδικασία της διασταύρωσης. Αυτό συμβαίνει επειδή η διασύνδεση καθιστά το πολυμερές χημικά πήσιμο και αυτή η αντίδραση είναι μη αναστρέψιμη. Επιπλέον, η παράμετρος διαλυτότητας των πολυμερών διασταυρούμενης σύνδεσης ποικίλλει ανάλογα με την πυκνότητα διασταύρωσης. Εάν ένα πολυμερές έχει χαμηλό βαθμό διασύνδεσης, θα έχει την τάση να διογκώνεται στο υγρό.
Τι είναι ένα Γραμμικό Πολυμερές;
Ένα γραμμικό πολυμερές είναι ένα θερμοπλαστικό πολυμερές που αποτελείται από μόρια μακράς αλυσίδας. Εδώ, οι μονάδες μονομερών έχουν συνδέσμους από άκρη σε άκρη, που μοιάζουν με χάντρες σε κολιέ. Το πολυαιθυλένιο είναι ένα παράδειγμα γραμμικού πολυμερούς όπου οι μονάδες αιθυλενίου δρουν ως μονομερή. Μερικές φορές αυτές οι γραμμικές αλυσίδες έχουν διακλαδισμένες δομές. Γενικά, οι δομές γραμμικής και διακλαδισμένης αλυσίδας του ίδιου πολυμερούς παρουσιάζουν παρόμοιες ιδιότητες.
Εικόνα 02: Πολυαιθυλένιο
Δεδομένου ότι είναι θερμοπλαστικά, η θερμότητα μπορεί να μαλακώσει τα γραμμικά πολυμερή. Η θερμοκρασία μαλακώματος είναι ένα μοναδικό χαρακτηριστικό των γραμμικών πολυμερών. Η θερμοκρασία μαλακώματος των καουτσούκ ή των παχύρρευστων ρευστών είναι χαμηλότερη από τη θερμοκρασία δωματίου, ενώ αυτή των σκληρών, εύθραυστων στερεών ή των όλκιμων στερεών είναι πάνω από τη θερμοκρασία δωματίου. Επιπλέον, ένα γραμμικό πολυμερές είναι ένα θερμοπλαστικό πολυμερές που αποτελείται από μόρια μακράς αλυσίδας. Εδώ, οι μονάδες μονομερών έχουν συνδέσμους από άκρη σε άκρη, όπως χάντρες σε κολιέ.
Το πολυαιθυλένιο είναι ένα παράδειγμα γραμμικού πολυμερούς όπου οι μονάδες αιθυλενίου δρουν ως μονομερή. Μερικές φορές αυτές οι γραμμικές αλυσίδες έχουν διακλαδισμένα σχέδια. Γενικά, οι δομές γραμμικής και διακλαδισμένης αλυσίδας του ίδιου πολυμερούς παρουσιάζουν παρόμοιες ιδιότητες.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ πολυμερούς διασταυρούμενης σύνδεσης και γραμμικού πολυμερούς;
Πολυμερές διασυνδεόμενου έναντι γραμμικού πολυμερούς |
|
| Το πολυμερές με σταυροειδείς δεσμούς αποτελείται από αλυσίδες που ενώνονται μεταξύ τους με μια σειρά ομοιοπολικών δεσμών. | Το γραμμικό πολυμερές αποτελείται από μονομερή ενωμένα μεταξύ τους από άκρη σε άκρη, που μοιάζουν με τις χάντρες σε ένα κολιέ. |
| Θερμοπλαστικά | |
| Θερμοσκληρυντικά και ελαστομερή | Θερμοπλαστικά |
| Θέρμανση πολυμερών | |
| Δεν μπορώ να ανεχτώ επαναλαμβανόμενους κύκλους θέρμανσης | Μπορεί να ανεχθεί επαναλαμβανόμενους κύκλους θέρμανσης |
| Recyclability | |
| Δεν μπορεί να ανακυκλωθεί (δεν μπορεί να αναδιαμορφωθεί) | Εξαιρετικά ανακυκλώσιμο (μπορεί να διαμορφωθεί/αναδιαμορφωθεί) |
| Τύπος δεσμού μεταξύ της μοριακής αλυσίδας | |
| Μόνιμα πρωτογενή ομόλογα | Προσωρινά δευτερεύοντα ομόλογα |
| Παραδείγματα | |
| φαινόλη-φορμαλδεΰδη, πολυουρεθάνες, σιλικόνες, φυσικό καουτσούκ, καουτσούκ βουτυλίου, καουτσούκ χλωροπρένιο | ακετάλες, ακρυλικά, ακρυλονιτρίλιο-βουταδιένιο-στυρόλιο (ABS), πολυαμίδια, πολυανθρακικό, πολυαιθυλένιο |
Σύνοψη – Διασυνδεόμενο πολυμερές εναντίον γραμμικού πολυμερούς
Συνοπτικά, υπάρχουν δύο κατηγορίες πολυμερών με βάση τη δομή τους: γραμμικά πολυμερή και πολυμερή σταυροειδών δεσμών. Τα μονομερή των γραμμικών πολυμερών έχουν συνδέσμους από άκρο σε άκρο, που μοιάζουν με χάντρες ενός περιδέραιου. Ως εκ τούτου, όλα τα θερμοπλαστικά ανήκουν σε γραμμικά πολυμερή και δεν έχουν μόνιμες διασταυρώσεις μεταξύ των πολυμερών αλυσίδων. Ωστόσο, τα διασυνδεδεμένα πολυμερή έχουν μόνιμους δεσμούς μεταξύ γειτονικών πολυμερών αλυσίδων. Όλα τα ελαστομερή και τα θερμοσκληρυνόμενα ανήκουν σε διασυνδεδεμένα πολυμερή. Έτσι, αυτή είναι η διαφορά μεταξύ διασυνδεδεμένου πολυμερούς και γραμμικού πολυμερούς.
