Różnica między polimerem sieciowanym a polimerem liniowym

Kluczową różnicą między polimerem sieciowanym a polimerem liniowym jest to, że jednostki monomerowe polimerów liniowych mają połączenia typu end-to-end, przypominające koraliki w naszyjniku, podczas gdy usieciowane polimery składają się z łańcuchów połączonych ze sobą szeregiem wiązań kowalencyjnych zwanych wiązaniami krzyżowymi.

Polimery to związki składające się z małych powtarzających się jednostek łączących się ze sobą, tworząc cząsteczki o długim łańcuchu. Powtarzającymi się jednostkami lub budulcami polimeru są monomery. Polimery można ogólnie podzielić na trzy części w oparciu o ich charakter chemiczny i termiczny, a mianowicie; (a) polimery termoplastyczne, (b) polimery termoutwardzalne i (c) elastomery. Tworzywa termoplastyczne to tworzywa sztuczne, które pod wpływem ciepła mogą zmieniać kształt. W przeciwieństwie do tworzyw termoplastycznych, materiały termoutwardzalne nie tolerują powtarzających się cykli ogrzewania. Elastomery to gumy, które wykazują doskonałe właściwości sprężyste, w przeciwieństwie do dwóch wymienionych powyżej typów. Zgodnie ze strukturą istnieją trzy rodzaje polimerów jako polimery liniowe, rozgałęzione i usieciowane. Polimery termoplastyczne są cząsteczkami liniowymi, podczas gdy termoutwardzalne i elastomery są polimerami sieciowanymi.

ZAWARTOŚĆ

1. Przegląd i kluczowa różnica
2. Co to jest polimer sieciowany 
3. Co to jest polimer liniowy
4. Porównanie obok siebie - polimer sieciowany vs polimer liniowy w formie tabelarycznej
5. Podsumowanie

Co to jest polimer sieciowany?

Usieciowany polimer to polimer, który ma łańcuchy połączone ze sobą siecią wiązań kowalencyjnych. Połączenia poprzeczne mogą być krótkie lub długie, ale w większości polimerów wiązania te są krótkie. Termoutwardzalne i elastomery mają wiązania poprzeczne. Właściwości usieciowanych polimerów zależą głównie od stopnia usieciowania. Mówiąc ściślej, jeśli stopień usieciowania jest niski, polimer będzie zachowywał się jak polimer nieusieciowany i wykaże zachowanie mięknięcia. Jeśli jednak stopień usieciowania jest wysoki, zachowanie miękkości polimeru będzie znacznie trudniejsze. Dobrym przykładem zastosowania sieciowania w celu poprawy właściwości kauczuków jest proces wulkanizacji.

Ryc. 1: Usieciowany poliizopren (wulkanizowany kauczuk naturalny wykorzystujący siarkę jako środek sieciujący)

Podczas wulkanizacji dodanie środków wulkanizujących, takich jak siarka, tlenki metali itp., Zwiększa połączenia krzyżowe między cząsteczkami łańcucha gumowego. A zatem poprawia wytrzymałość na rozciąganie i twardość gumy. Wiele procesów produkcji wyrobów gumowych wykorzystuje wulkanizację. W przeciwieństwie do gum, polimery termoutwardzalne, takie jak formaldehyd mocznikowy, stają się twardymi i kruchymi materiałami podczas procesu sieciowania. Jest tak, ponieważ sieciowanie powoduje, że polimer jest chemicznie wiązany, a reakcja ta jest nieodwracalna. Ponadto parametr rozpuszczalności polimerów sieciujących zmienia się wraz z gęstością sieciowania. Jeśli polimer ma niski stopień usieciowania, będzie miał tendencję do pęcznienia w cieczy.

Co to jest polimer liniowy?

Liniowy polimer jest polimerem termoplastycznym, który składa się z cząsteczek o długim łańcuchu. Tutaj jednostki monomeru mają łączniki typu end-to-end, przypominające koraliki w naszyjniku. Polietylen jest przykładem liniowego polimeru, w którym jednostki etylenu działają jak monomery. Czasami te łańcuchy liniowe mają rozgałęzione struktury. Zasadniczo struktury liniowe i rozgałęzione tego samego polimeru wykazują podobne właściwości.

Rysunek 02: Polietylen

Ponieważ są termoplastami, ciepło może zmiękczyć polimery liniowe. Temperatura mięknienia jest unikalną cechą polimerów liniowych. Temperatura mięknienia gum lub lepkich płynów jest niższa niż temperatura pokojowa, podczas gdy temperatura twardych, kruchych ciał stałych lub ciągliwych ciał stałych jest wyższa od temperatury pokojowej. Ponadto polimer liniowy jest polimerem termoplastycznym, który składa się z cząsteczek o długim łańcuchu. Tutaj jednostki monomeru mają łączniki typu end-to-end, jak koraliki w naszyjniku.

Polietylen jest przykładem liniowego polimeru, w którym jednostki etylenu działają jak monomery. Czasami te łańcuchy liniowe mają rozgałęzione wzory. Zasadniczo struktury liniowe i rozgałęzione tego samego polimeru wykazują podobne właściwości.

Jaka jest różnica między polimerem sieciowanym a polimerem liniowym?

Polimer sieciowany a polimer liniowy
Usieciowany polimer składa się z łańcuchów połączonych szeregiem wiązań kowalencyjnych.	Liniowy polimer składa się z połączonych ze sobą monomerów, przypominających koraliki w naszyjniku.
Tworzywa termoplastyczne
Termoutwardzalne i elastomery	Tworzywa termoplastyczne
Ogrzewanie polimerów
Nie toleruje powtarzających się cykli ogrzewania	Może tolerować powtarzające się cykle grzania
Recykling
Nie można poddać recyklingowi (nie można go ponownie złożyć)	Nadaje się w wysokim stopniu do recyklingu (może być ponownie przerobiony / przekształcony)
Rodzaj wiązania między łańcuchem molekularnym
Stałe obligacje pierwotne	Tymczasowe obligacje wtórne
Przykłady
fenol-formaldehyd, poliuretany, silikony, kauczuk naturalny, kauczuk butylowy, kauczuk chloroprenowy	acetale, akryl, akrylonitryl-butadien-styren (ABS), poliamidy, poliwęglan, polietylen

Podsumowanie - polimer sieciowany a polimer liniowy

W skrócie, istnieją dwie kategorie polimerów oparte na ich strukturze: polimery liniowe i polimery usieciowane. Monomery polimerów liniowych mają łączniki typu end-to-end, przypominające koraliki naszyjnika. Dlatego wszystkie tworzywa termoplastyczne należą do polimerów liniowych i nie mają trwałych połączeń poprzecznych między łańcuchami polimerów. Jednak usieciowane polimery mają trwałe wiązania między sąsiadującymi łańcuchami polimerowymi. Wszystkie elastomery i termoutwardzalne należą do usieciowanych polimerów. Jest to zatem różnica między polimerem sieciowanym a polimerem liniowym.

Odniesienie:

1. Groover, M. P. (2007). Podstawy nowoczesnej produkcji: procesy i systemy materiałowe. John Wiley & Sons.
2. Alger, M. (1996). Słownik naukowy dotyczący polimerów. Springer Science & Business Media.
3. Dyson, R. W. (red.). (1987). Specjalne polimery. Blackie.

Zdjęcie dzięki uprzejmości:

1. „Wulkanizacja POLYsoprene V.2” Autor: Jü - Praca własna (CC) 0 via Commons Wikimedia
2. „Polietylen-powtórzenie-2D” (domena publiczna) przez Commons Wikimedia