Βασική διαφορά – Άμορφα εναντίον Κρυσταλλικών Πολυμερών
Η λέξη «πολυμερές» μπορεί να οριστεί ως ένα υλικό που αποτελείται από μεγάλο αριθμό επαναλαμβανόμενων μονάδων που συνδέονται μεταξύ τους μέσω χημικών δεσμών. Ένα μόνο μόριο πολυμερούς μπορεί να περιέχει εκατομμύρια μικρά μόρια ή επαναλαμβανόμενες μονάδες που ονομάζονται μονομερή. Τα πολυμερή είναι πολύ μεγάλα μόρια με υψηλά μοριακά βάρη. Τα μονομερή πρέπει να έχουν διπλό δεσμό ή τουλάχιστον δύο λειτουργικές ομάδες προκειμένου να διατάσσονται ως πολυμερές. Αυτός ο διπλός δεσμός ή δύο λειτουργικές ομάδες βοηθούν το μονομερές να προσκολλήσει δύο ακόμη μονομερή, και αυτά τα συνδεδεμένα μονομερή έχουν επίσης λειτουργικές ομάδες για να προσελκύουν περισσότερα μονομερή. Ένα πολυμερές κατασκευάζεται με αυτόν τον τρόπο και αυτή η διαδικασία είναι γνωστή ως πολυμερισμός. Το αποτέλεσμα του πολυμερισμού είναι ένα μακρομόριο ή μια αλυσίδα πολυμερούς. Αυτές οι πολυμερείς αλυσίδες μπορούν να διαταχθούν με διαφορετικούς τρόπους για να δημιουργήσουν τη μοριακή δομή ενός πολυμερούς. Η διάταξη μπορεί να είναι άμορφη ή κρυσταλλική. Η κύρια διαφορά μεταξύ άμορφων και κρυσταλλικών πολυμερών είναι η μοριακή τους διάταξη. Τα άμορφα πολυμερή δεν έχουν ιδιαίτερη διάταξη ή σχέδιο, ενώ τα κρυσταλλικά πολυμερή είναι καλά διατεταγμένες μοριακές δομές.
Τι είναι οι μοριακές δομές των πολυμερών
Είναι σημαντικό να γνωρίζετε ορισμένα στοιχεία για τη μοριακή δομή των πολυμερών πριν διαβάσετε περαιτέρω για τη διαφορά μεταξύ άμορφων και κρυσταλλικών πολυμερών. Οι πολυμερείς αλυσίδες μπορούν να διαταχθούν με τρεις τρόπους γνωστούς ως συνδιοτακτικό, ισοτακτικό ή ατακτικό τρόπο. Συνδιοτακτική σημαίνει ότι οι πλευρικές ομάδες της πολυμερούς αλυσίδας είναι διατεταγμένες εναλλακτικά. Στην ισοτακτική διάταξη, οι πλευρικές ομάδες βρίσκονται στην ίδια πλευρά. Αλλά η ατακτική διάταξη δείχνει μια τυχαία διάταξη πλευρικών ομάδων κατά μήκος της αλυσίδας του πολυμερούς.
Τι είναι ένα άμορφο πολυμερές;
Ένα άμορφο πολυμερές δεν έχει οργανωμένο σχέδιο στη μοριακή του δομή. Τα άμορφα πολυμερή αποτελούνται κυρίως από αλυσίδες ατακτικών πολυμερών. Αυτό προκαλεί απουσία κρυσταλλικότητας. Επομένως, είναι μια αδύναμη δομή. Δεδομένου ότι ο βαθμός κρυσταλλικότητας απουσιάζει ή η κρυσταλλικότητα απουσιάζει είναι άμορφα πολυμερή, έχουν χαμηλή πυκνότητα σε σύγκριση με τα κρυσταλλικά πολυμερή. Επομένως, η χημική αντοχή είναι χαμηλή και είναι διαφανής. Υπάρχουν αδύναμες έλξεις μεταξύ των πολυμερών αλυσίδων λόγω της απουσίας δομής με σχέδια.
Παραδείγματα άμορφων πολυμερών περιλαμβάνουν το πολυαιθυλένιο, το PVC, κ.λπ. Ο βαθμός κρυσταλλικότητας επηρεάζεται από τη διαδικασία πολυμερισμού και παραγωγής. Τα άμορφα πολυμερή μπορεί να έχουν κρυσταλλικότητα με το σχηματισμό κρυσταλλιτών ή διατεταγμένων περιοχών. Αυτά είναι πιο μαλακά και είναι λιγότερο ανθεκτικά στη διείσδυση διαλύτη.
Τι είναι ένα Κρυσταλλικό Πολυμερές;
Η κρυσταλλική δομή δείχνει μια κανονική σειρά μορίων πολυμερούς. Τα κρυσταλλικά πολυμερή έχουν μια διατεταγμένη δομή η οποία αποτελείται από συνδιοτακτικές και ισοτακτικές πολυμερείς αλυσίδες. Αυτή η διατεταγμένη δομή προκαλεί το πολυμερές να γίνει ημιδιαφανές. Υπάρχουν επίσης ισχυρές δυνάμεις έλξης μεταξύ των μορίων. Ως εκ τούτου, είναι ανθεκτικό στα χημικά και έχει υψηλή πυκνότητα σε σύγκριση με τα άμορφα πολυμερή. Αν και τα κρυσταλλικά πολυμερή είναι καλά ταξινομημένα, μπορεί να υπάρχουν και άμορφες περιοχές. Επομένως, αυτά τα πολυμερή ονομάζονται ημι-κρυσταλλικά υλικά.
Πλαστικά υλικά, όπως το νάιλον και άλλα πολυαμίδια έχουν κρυσταλλοποιημένες δομές. Άλλα παραδείγματα περιλαμβάνουν το γραμμικό πολυαιθυλένιο, το PET (τερεφθαλικό πολυαιθυλένιο), το πολυπροπυλένιο, κ.λπ. Αυτές είναι άκαμπτες δομές και επηρεάζονται λιγότερο από τη διείσδυση του διαλύτη.
Εικόνα 01: Μοριακές αλυσίδες σε άμορφα και ημικρυσταλλικά πολυμερή
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ άμορφων πολυμερών και κρυσταλλικών πολυμερών;
Amorphous vs Crystalline Polymers |
|
| Τα άμορφα πολυμερή είναι πολυμερή που δεν έχουν διατεταγμένο σχέδιο στη μοριακή τους δομή. | Τα κρυσταλλικά πολυμερή είναι πολυμερή που έχουν καλά οργανωμένη δομή. |
| Μορφολογία | |
| Τα άμορφα πολυμερή κατασκευάζονται από αλυσίδες ατακτικών πολυμερών. | Τα κρυσταλλικά πολυμερή είναι κατασκευασμένα από συνδιοτακτικές και ισοτακτικές αλυσίδες πολυμερών. |
| Δυνάμεις έλξης | |
| Τα άμορφα πολυμερή έχουν ασθενείς δυνάμεις έλξης μεταξύ των πολυμερών αλυσίδων. | Τα κρυσταλλικά πολυμερή έχουν ισχυρές δυνάμεις έλξης μεταξύ των πολυμερών αλυσίδων. |
| Πυκνότητα | |
| Τα άμορφα πολυμερή έχουν χαμηλή πυκνότητα. | Τα κρυσταλλικά πολυμερή έχουν υψηλή πυκνότητα. |
| Χημική αντοχή | |
| Τα άμορφα πολυμερή έχουν χαμηλή χημική αντοχή. | Τα κρυσταλλικά πολυμερή έχουν υψηλή χημική αντοχή. |
| Αλυσίδες πολυμερών | |
| Οι αλυσίδες πολυμερών είναι διατεταγμένες με ατακτικό τρόπο σε άμορφα πολυμερή. | Οι αλυσίδες πολυμερών είναι διατεταγμένες με συνδιοτακτικό και ισοτακτικό τρόπο σε κρυσταλλικά πολυμερή. |
| Εμφάνιση | |
| Τα άμορφα πολυμερή είναι διαφανή. | Τα κρυσταλλικά πολυμερή είναι ημιδιαφανή |
Σύνοψη – Άμορφα πολυμερή εναντίον κρυσταλλικών πολυμερών
Όλα τα πολυμερή έχουν κάποια κρυσταλλικότητα που είναι η κύρια διαφορά μεταξύ άμορφων και κρυσταλλικών πολυμερών. Τα άμορφα πολυμερή έχουν χαμηλό βαθμό κρυσταλλικότητας ενώ τα κρυσταλλικά πολυμερή έχουν υψηλό βαθμό κρυσταλλικότητας. Οι φυσικές και χημικές ιδιότητες ενός πολυμερούς θα εξαρτηθούν από τον βαθμό κρυσταλλικότητας.
