Het belangrijkste verschil tussen verknoopt polymeer en lineair polymeer is dat de monomeereenheden van lineaire polymeren end-to-end-schakels hebben, die lijken op de kralen in een ketting, terwijl verknoopte polymeren bestaan uit kettingen die zijn verbonden samen door een reeks covalente bindingen, cross-links genaamd.
Polymeren zijn de verbindingen die bestaan uit kleine herhalende eenheden die met elkaar verbonden zijn om moleculen met een lange keten te vormen. De herhalende eenheden of de bouwstenen van een polymeer zijn monomeren. Polymeren kunnen grofweg in drie delen worden ingedeeld op basis van hun chemische en thermische aard, namelijk; (a) thermoplastische polymeren, (b) thermohardende polymeren, en (c) elastomeren. Thermoplasten zijn kunststoffen die onder invloed van warmte van vorm kunnen veranderen. In tegenstelling tot thermoplasten kunnen thermoharders geen herhaalde verwarmingscycli verdragen. Elastomeren zijn de rubbers die uitstekende elastische eigenschappen vertonen, in tegenstelling tot de twee bovengenoemde typen. Volgens de structuur zijn er drie soorten polymeren als lineaire, vertakte en verknoopte polymeren. Thermoplastische polymeren zijn lineaire moleculen, terwijl thermoharders en elastomeren verknoopte polymeren zijn.
Wat is een cross-linked polymeer?
Een verknoopt polymeer is een polymeer met ketens die aan elkaar zijn verbonden door een netwerk van covalente bindingen. Crosslinks kunnen kort of lang zijn, maar in de meeste polymeren zijn deze bindingen kort. Thermoharders en elastomeren hebben kruisverbindingen. De eigenschappen van verknoopte polymeren hangen voornamelijk af van de mate van verknoping. Om specifiek te zijn, als de mate van vernetting laag is, zal het polymeer zich gedragen als een niet-verknoopt polymeer en verwekingsgedrag vertonen. Als de mate van verknoping echter hoog is, zal het verwekingsgedrag van het polymeer veel moeilijker zijn. Een goed voorbeeld van het gebruik van crosslinking om de eigenschappen van rubbers te verbeteren is het vulkanisatieproces.
Figuur 1: Vernet polyisopreen (gevulkaniseerd natuurlijk rubber met zwavel als vernettingsmiddel)
Tijdens vulkanisatie verhoogt het toevoegen van vulkanisatiemiddelen zoals zwavel, metaaloxiden, enz. de cross-links tussen rubberketenmoleculen. En zo de treksterkte en hardheid van rubbers verbetert. Veel productieprocessen voor rubberproducten maken gebruik van vulkanisatie. In tegenstelling tot rubbers worden thermohardende polymeren zoals ureumformaldehyde harde en brosse materialen tijdens het vernettingsproces. Dat komt omdat verknoping ervoor zorgt dat het polymeer chemisch hard wordt, en deze reactie is onomkeerbaar. Verder varieert de oplosbaarheidsparameter van de verknopende polymeren met de verknopingsdichtheid. Als een polymeer een lage mate van vernetting heeft, zal het de neiging hebben om in de vloeistof te zwellen.
Wat is een lineair polymeer?
Een lineair polymeer is een thermoplastisch polymeer dat bestaat uit moleculen met een lange keten. Hier hebben de monomeereenheden end-to-end schakels, die lijken op kralen in een ketting. Polyethyleen is een voorbeeld van een lineair polymeer waarbij ethyleeneenheden als monomeren werken. Soms hebben deze lineaire ketens vertakte structuren. Over het algemeen vertonen lineaire en vertakte ketenstructuren van hetzelfde polymeer vergelijkbare eigenschappen.
Figuur 02: Polyethyleen
Omdat het thermoplasten zijn, kan warmte lineaire polymeren verzachten. De verwekingstemperatuur is een uniek kenmerk van lineaire polymeren. De verwekingstemperatuur van rubbers of stroperige vloeistoffen ligt onder kamertemperatuur, terwijl die van harde, brosse vaste stoffen of ductiele vaste stoffen boven kamertemperatuur ligt. Bovendien is een lineair polymeer een thermoplastisch polymeer dat bestaat uit moleculen met een lange keten. Hier hebben de monomeereenheden end-to-end schakels, zoals kralen in een ketting.
Polyethyleen is een voorbeeld van een lineair polymeer waarbij ethyleeneenheden als monomeren werken. Soms hebben deze lineaire ketens vertakte patronen. Over het algemeen vertonen lineaire en vertakte ketenstructuren van hetzelfde polymeer vergelijkbare eigenschappen.
Wat is het verschil tussen cross-linked polymeer en lineair polymeer?
Cross-linked polymeer versus lineair polymeer |
|
| Cross-linked polymeer bestaat uit ketens die met elkaar zijn verbonden door een reeks covalente bindingen. | Lineair polymeer bestaat uit monomeren die van begin tot eind met elkaar zijn verbonden, wat lijkt op de kralen in een ketting. |
| Thermoplastiek | |
| Thermosets en elastomeren | Thermoplastiek |
| Verwarming van polymeren | |
| Verdraagt geen herhaalde verwarmingscycli | Kan herhaalde verwarmingscycli tolereren |
| Recyclebaarheid | |
| Kan niet worden gerecycled (kan niet opnieuw worden gevormd) | Zeer recyclebaar (kan opnieuw worden gevormd/omgevormd) |
| Type binding tussen moleculaire keten | |
| Permanente primaire obligaties | Tijdelijke secundaire obligaties |
| Voorbeelden | |
| fenol-formaldehyde, polyurethanen, siliconen, natuurlijk rubber, butylrubber, chloropreenrubber | acetalen, acrylaten, acrylonitril-butadieen-styreen (ABS), polyamiden, polycarbonaat, polyethyleen |
Samenvatting – Cross-linked polymeer versus lineair polymeer
Kortom, er zijn twee categorieën polymeren op basis van hun structuur: lineaire polymeren en verknoopte polymeren. De monomeren van lineaire polymeren hebben end-to-end schakels, die lijken op kralen van een ketting. Alle thermoplasten behoren dus tot lineaire polymeren en hebben geen permanente verknopingen tussen polymeerketens. Verknoopte polymeren hebben echter permanente bindingen tussen aangrenzende polymeerketens. Alle elastomeren en thermoharders behoren tot verknoopte polymeren. Dit is dus het verschil tussen verknoopt polymeer en lineair polymeer.
