Rozdiel medzi zosieťovaným polymérom a lineárnym polymérom

Kľúčový rozdiel medzi zosieťovaným polymérom a lineárnym polymérom je ten, že monomérne jednotky lineárnych polymérov majú medzifázové väzby, ktoré sa podobajú guľôčkam v náhrdelníku, zatiaľ čo zosieťované polyméry sú tvorené reťazcami, ktoré sú navzájom spojené radom kovalentných väzieb nazývaných krížové väzby.

Polyméry sú zlúčeniny pozostávajúce z malých opakujúcich sa jednotiek, ktoré sa vzájomne spájajú a vytvárajú molekuly s dlhým reťazcom. Opakujúce sa jednotky alebo stavebné bloky polyméru sú monoméry. Polyméry sa dajú rozdeliť do troch častí na základe ich chemickej a tepelnej povahy, konkrétne; a) termoplastické polyméry, b) termosetové polyméry a c) elastoméry. Termoplasty sú plasty, ktoré môžu meniť tvar pri pôsobení tepla. Na rozdiel od termoplastov nemôžu termosety tolerovať opakované vykurovacie cykly. Elastoméry sú kaučuky, ktoré vykazujú vynikajúce elastické vlastnosti, na rozdiel od vyššie uvedených dvoch typov. Podľa štruktúry existujú tri typy polymérov ako lineárne, rozvetvené a zosieťované polyméry. Termoplastické polyméry sú lineárne molekuly, zatiaľ čo termosety a elastoméry sú zosieťované polyméry.

OBSAH

1. Prehľad a kľúčový rozdiel
2. Čo je zosieťovaný polymér 
3. Čo je lineárny polymér
4. Porovnanie vedľa seba - zosieťovaný polymér vs lineárny polymér v tabuľkovej forme
5. Zhrnutie

Čo je zosieťovaný polymér?

Zosieťovaný polymér je polymér, ktorý má reťazce spojené sieťou kovalentných väzieb. Zosieťovanie môže byť krátke alebo dlhé, ale vo väčšine polymérov sú tieto väzby krátke. Termosety a elastoméry majú priečne väzby. Vlastnosti zosieťovaných polymérov závisia hlavne od stupňa zosieťovania. Konkrétne, ak je stupeň zosieťovania nízky, polymér sa bude správať ako nezosieťovaný polymér a bude vykazovať zmäkčenie. Ak je však stupeň zosieťovania vysoký, bude mäkčenie polyméru oveľa tvrdšie. Dobrým príkladom použitia zosieťovania na zlepšenie vlastností kaučukov je vulkanizačný proces.

Obrázok 1: Zosieťovaný polyizoprén (vulkanizovaný prírodný kaučuk s použitím síry ako sieťovadla)

Počas vulkanizácie pridaním vulkanizačných činidiel, ako sú síra, oxidy kovov atď., Sa zvýšia priečne väzby medzi molekulami gumového reťazca. Zlepšuje tak pevnosť v ťahu a tvrdosť kaučukov. Mnoho procesov výroby gumových výrobkov používa vulkanizáciu. Na rozdiel od kaučukov sa termosetové polyméry, ako je močovinový formaldehyd, stávajú tvrdými a krehkými materiálmi počas procesu zosieťovania. Je to tak preto, že zosieťovanie spôsobuje, že polymér je chemicky nastavený a táto reakcia je nevratná. Ďalej sa parameter rozpustnosti zosieťovacích polymérov mení s hustotou zosieťovania. Ak má polymér nízky stupeň zosieťovania, bude mať tendenciu napučiavať v kvapaline.

Čo je lineárny polymér?

Lineárny polymér je termoplastický polymér, ktorý sa skladá z molekúl s dlhým reťazcom. Monomérne jednotky majú tu prepojenia end-to-end, ktoré sa podobajú guľôčkam v náhrdelníku. Polyetylén je príkladom lineárneho polyméru, kde etylénové jednotky pôsobia ako monoméry. Niekedy majú tieto lineárne reťazce rozvetvené štruktúry. Všeobecne majú lineárne a rozvetvené štruktúry rovnakého polyméru podobné vlastnosti.

Obrázok 02: Polyetylén

Pretože ide o termoplasty, teplo môže zmäkčiť lineárne polyméry. Teplota mäknutia je jedinečnou vlastnosťou lineárnych polymérov. Teplota mäknutia kaučukov alebo viskóznych tekutín je pod teplotou miestnosti, zatiaľ čo teplota tvrdých, krehkých tuhých látok alebo ťažkých tuhých látok je vyššia ako teplota miestnosti. Lineárny polymér je navyše termoplastický polymér, ktorý sa skladá z molekúl s dlhým reťazcom. Monomérne jednotky majú tu prepojenia typu end-to-end, napríklad guľôčky v náhrdelníku.

Polyetylén je príkladom lineárneho polyméru, kde etylénové jednotky pôsobia ako monoméry. Tieto lineárne reťazce majú niekedy rozvetvené vzory. Všeobecne majú lineárne a rozvetvené štruktúry rovnakého polyméru podobné vlastnosti.

Aký je rozdiel medzi zosieťovaným polymérom a lineárnym polymérom?

Zosieťovaný polymér vs lineárny polymér
Zosieťovaný polymér je tvorený reťazcami, ktoré sú spojené radom kovalentných väzieb.	Lineárny polymér je vyrobený z monomérov spojených k sebe, pripomínajúcich guľôčky v náhrdelníku.
termoplasty
Termosety a elastoméry	termoplasty
Ohrievanie polymérov
Nie je možné tolerovať opakované vykurovacie cykly	Môže tolerovať opakované vykurovacie cykly
recyklovateľnosť
Nedá sa recyklovať (nedá sa znova zložiť)	Vysoko recyklovateľný (dá sa znova zložiť / pretvoriť)
Typ väzby medzi molekulárnym reťazcom
Trvalé primárne dlhopisy	Dočasné sekundárne dlhopisy
Príklady
fenolformaldehyd, polyuretány, silikóny, prírodný kaučuk, butylový kaučuk, chloroprénový kaučuk	acetály, akryly, akrylonitril-butadién-styrén (ABS), polyamidy, polykarbonát, polyetylén

Zhrnutie - zosieťovaný polymér verzus lineárny polymér

Stručne povedané, existujú dve kategórie polymérov na základe ich štruktúry: lineárne polyméry a zosieťované polyméry. Monoméry lineárnych polymérov majú spojenie end-to-end, pripomínajúce guľôčky náhrdelníka. Preto všetky termoplasty patria k lineárnym polymérom a nemajú trvalé sieťové väzby medzi polymérnymi reťazcami. Zosieťované polyméry však majú trvalé väzby medzi susednými polymérnymi reťazcami. Všetky elastoméry a termosety patria medzi zosieťované polyméry. Toto je rozdiel medzi zosieťovaným polymérom a lineárnym polymérom.

referencie:

1. Groover, M. P. (2007). Základy modernej výroby: materiálové procesy a systémy. John Wiley a synovia.
2. Alger, M. (1996). Slovník vedy o polyméroch. Springer Science & Business Media.
3. Dyson, R. W. (Ed.). (1987). Špeciálne polyméry. Blackie.

S láskavým dovolením:

1. „Vulkanizácia POLYIsoprénu V.2“ od Jü - Vlastné dielo (CC) 0 prostredníctvom Commons Wikimedia
2. „Polyetylén-opakovať-2D“ (Public Domain) prostredníctvom Commons Wikimedia