ההבדל העיקרי בין פולימר צולב לפולימר ליניארי הוא שליחידות המונומר של פולימרים ליניאריים יש חוליות מקצה לקצה, הדומות לחרוזים בשרשרת, בעוד שפולימרים מצולבים מורכבים משרשרות המחוברות יחד על ידי סדרה של קשרים קוולנטיים, הנקראים קשרים צולבים.
פולימרים הם התרכובות המורכבות מיחידות קטנות שחוזרות על עצמן המתחברות יחד ליצירת מולקולות ארוכות שרשרת. היחידות החוזרות או אבני הבניין של פולימר הן מונומרים. ניתן לסווג פולימרים באופן נרחב לשלושה חלקים על סמך הטבע הכימי והתרמי שלהם, כלומר; (א) פולימרים תרמופלסטיים, (ב) פולימרים תרמוסטיים, ו-(ג) אלסטומרים.תרמופלסטיים הם פלסטיק שיכול לשנות את הצורה תחת הפעלת חום. שלא כמו תרמופלסטיים, תרמוסטים אינם יכולים לסבול מחזורי חימום חוזרים. אלסטומרים הם הגומיות המציגות תכונות אלסטיות מצוינות, בניגוד לשני הסוגים שהוזכרו לעיל. על פי המבנה, ישנם שלושה סוגים של פולימרים כפולימרים ליניאריים, מסועפים ומצולבים. פולימרים תרמופלסטיים הם מולקולות ליניאריות, ואילו תרמוסטים ואלסטומרים הם פולימרים צולבים.
מהו פולימר צולב?
פולימר צולב הוא פולימר שיש לו שרשראות המקושרות זו לזו באמצעות רשת של קשרים קוולנטיים. קישורים צולבים יכולים להיות קצרים או ארוכים, אך ברוב הפולימרים הקשרים הללו קצרים. לתרמוסים ואלסטומרים יש קישורים צולבים.המאפיינים של פולימרים צולבים תלויים בעיקר במידת ההצלבה. ליתר דיוק, אם מידת ההצלבה נמוכה, הפולימר יתנהג כפולימר לא צלב ויראה התנהגות ריכוך. עם זאת, אם מידת ההצלבה גבוהה, התנהגות הריכוך של הפולימר תהיה קשה הרבה יותר. דוגמה טובה לשימוש בקישור צולב כדי לשפר את תכונות הגומיות היא תהליך הגיפור.
איור 1: פוליאיזופרן מוצלב (גומי טבעי מגופר באמצעות גופרית כחומר הצלבה)
במהלך הגיפור, הוספת חומרי גיפור כגון גופרית, תחמוצות מתכת וכו', מגבירה את הקשרים הצולבים בין מולקולות שרשרת גומי. וכך, משפר את חוזק המתיחה והקשיחות של גומיות.תהליכי ייצור רבים של מוצרי גומי משתמשים בגיפור. בניגוד לגומיות, פולימרים תרמו-ערמוטים כמו אוריאה פורמלדהיד הופכים לחומרים קשים ושבירים במהלך תהליך ההצלבה. הסיבה לכך היא שחיבור צולב גורם לפולימר להתקבע כימית, והתגובה הזו היא בלתי הפיכה. יתר על כן, פרמטר המסיסות של הפולימרים המצליבים משתנה עם צפיפות ההצלבה. אם לפולימר יש דרגת הצלבה נמוכה, הוא נוטה להתנפח בנוזל.
מהו פולימר ליניארי?
פולימר ליניארי הוא פולימר תרמופלסטי המורכב ממולקולות ארוכות שרשרת. כאן, ליחידות המונומר יש קישורים מקצה לקצה, הדומים לחרוזים בשרשרת. פוליאתילן הוא דוגמה לפולימר ליניארי שבו יחידות אתילן פועלות כמונומרים. לפעמים לשרשראות הליניאריות הללו יש מבנים מסועפים. בדרך כלל, מבנים ליניאריים ומסועפים של אותו פולימר מציגים תכונות דומות.
איור 02: פוליאתילן
מכיוון שהם תרמופלסטיים, חום יכול לרכך פולימרים ליניאריים. טמפרטורת הריכוך היא תכונה ייחודית של פולימרים ליניאריים. טמפרטורת הריכוך של גומיות או נוזלים צמיגים היא מתחת לטמפרטורת החדר, ואילו של מוצקים קשים ושבירים או מוצקים רקיעים היא מעל טמפרטורת החדר. יתרה מכך, פולימר ליניארי הוא פולימר תרמופלסטי המורכב ממולקולות ארוכות שרשרת. כאן, ליחידות המונומר יש קישורים מקצה לקצה, כמו חרוזים בשרשרת.
פוליאתילן הוא דוגמה לפולימר ליניארי שבו יחידות אתילן פועלות כמונומרים. לפעמים לשרשראות הליניאריות הללו יש תבניות מסועפות. בדרך כלל, מבנים ליניאריים ומסועפים של אותו פולימר מציגים תכונות דומות.
מה ההבדל בין פולימר צולב לפולימר ליניארי?
Cross Linked Polymer לעומת פולימר ליניארי |
|
| פולימר צולב מורכב משרשראות המחוברות זו לזו באמצעות סדרה של קשרים קוולנטיים. | פולימר לינארי מורכב ממונומרים המחוברים זה לזה מקצה לקצה, הדומים לחרוזים בשרשרת. |
| Thermoplastics | |
| תרמוסים ואלסטומרים | Thermoplastics |
| חימום של פולימרים | |
| לא יכול לסבול מחזורי חימום חוזרים | יכול לסבול מחזורי חימום חוזרים |
| מיחזור | |
| לא ניתן למחזר (לא ניתן לתבנית מחדש) | ניתן למיחזור גבוה (ניתן לעצב מחדש/לעצב מחדש) |
| סוג הקשר בין שרשרת מולקולרית | |
| איגרות חוב ראשוניות קבועות | איגרות חוב משניות זמניות |
| דוגמאות | |
| פנול-פורמלדהיד, פוליאוריטן, סיליקונים, גומי טבעי, גומי בוטיל, גומי כלורופרן | אצטלים, אקריליק, אקרילוניטריל-בוטדיאן-סטירן (ABS), פוליאמידים, פוליקרבונט, פוליאתילן |
סיכום – פולימר צולב מול פולימר ליניארי
בקיצור, ישנן שתי קטגוריות של פולימרים המבוססים על המבנה שלהם: פולימרים ליניאריים ופולימרים צולבים. למונומרים של פולימרים ליניאריים יש קישורים מקצה לקצה, הדומים לחרוזים של שרשרת. לפיכך, כל התרמופלסטיים שייכים לפולימרים ליניאריים ואין להם קשרים צולבים קבועים בין שרשראות פולימרים.עם זאת, לפולימרים מקושרים יש קשרים קבועים בין שרשראות פולימר סמוכות. כל האלסטומרים והתרמוסטים שייכים לפולימרים צולבים. לפיכך, זהו ההבדל בין פולימר צולב לפולימר ליניארי.
