הבדל מפתח – אמורפי לעומת פולימרים גבישיים
ניתן להגדיר את המילה "פולימר" כחומר העשוי ממספר רב של יחידות חוזרות המקושרות זו לזו באמצעות קשר כימי. מולקולת פולימר בודדת עשויה להכיל מיליוני מולקולות קטנות או יחידות חוזרות הנקראות מונומרים. פולימרים הם מולקולות גדולות מאוד בעלות משקל מולקולרי גבוה. מונומרים צריכים להיות בעלי קשר כפול או לפחות שתי קבוצות פונקציונליות כדי להיות מסודרים כפולימר. קשר כפול זה או שתי קבוצות פונקציונליות עוזרות למונומר לחבר שני מונומרים נוספים, ולמונומרים המחוברים הללו יש גם קבוצות פונקציונליות למשוך יותר מונומרים.פולימר נוצר בדרך זו ותהליך זה ידוע בשם פילמור. התוצאה של פילמור היא מקרומולקולה או שרשרת פולימר. שרשראות פולימר אלו יכולות להיות מסודרות בדרכים שונות כדי ליצור את המבנה המולקולרי של פולימר. הסידור יכול להיות אמורפי או גבישי. ההבדל העיקרי בין פולימרים אמורפיים וגבישים הוא הסידור המולקולרי שלהם. לפולימרים אמורפיים אין סידור מסוים או דפוס מסוים ואילו פולימרים גבישיים הם מבנים מולקולריים מסודרים היטב.
מהם מבנים מולקולריים של פולימרים
חשוב לדעת כמה עובדות על המבנה המולקולרי של פולימרים לפני שקוראים עוד על ההבדל בין פולימרים אמורפיים לפולימרים גבישיים. שרשראות פולימרים יכולות להיות מסודרות בשלוש דרכים הידועות כדרך סינדיוטקטית, איזוטקטית או אטקטית. סינדיוטקטי פירושו שהקבוצות הצדדיות של שרשרת הפולימר מסודרות לחלופין. בסידור איזוטקטי, קבוצות צד ממוקמות באותו צד.אבל סידור אטקטי מראה סידור אקראי של קבוצות צד לאורך שרשרת הפולימר.
מהו פולימר אמורפי?
לפולימר אמורפי אין תבנית מאורגנת במבנה המולקולרי שלו. פולימרים אמורפיים עשויים בעיקר משרשרות פולימר אטקטי. זה גורם להעדר של גבישיות. לכן, זהו מבנה חלש. מאחר שמידת הגבישיות נעדרת או הגבישיות נעדרת בפולימרים אמורפיים, יש להם צפיפות נמוכה בהשוואה לפולימרים גבישיים. לכן העמידות הכימית נמוכה והיא שקופה. ישנן אטרקציות חלשות בין שרשראות פולימר עקב היעדר מבנה מעוצב.
דוגמאות לפולימרים אמורפיים כוללים פוליאתילן, PVC וכו'. מידת הגבישיות מושפעת מתהליך הפילמור והייצור. לפולימרים אמורפיים עשויים להיות גבישיות עם היווצרות גבישים או אזורים מסודרים. אלה רכים יותר ופחות עמידים בפני חדירת ממיסים.
מהו פולימר גבישי?
מבנה גבישי מציג שורה רגילה של מולקולות פולימר. לפולימרים גבישיים יש מבנה מסודר העשוי משרשרות פולימרים סינדיוטקטיות ואיזוטקטיות. מבנה מסודר זה גורם לפולימר להפוך לשקוף. ישנם גם כוחות משיכה חזקים בין מולקולות. לפיכך, הוא עמיד לכימיקלים ובעל צפיפות גבוהה בהשוואה לפולימרים אמורפיים. למרות שפולימרים גבישיים מסודרים היטב, יכולים להיות גם אזורים אמורפיים. לכן, פולימרים אלו נקראים חומרים חצי גבישיים.
לחומר פלסטי, כגון ניילון ופוליאמידים אחרים, יש מבנים מגובשים. דוגמאות נוספות כוללות פוליאתילן ליניארי, PET (פוליאתילן טרפתלט), פוליפרופילן וכו'. אלו מבנים קשיחים ומושפעים פחות מחדירת ממס.
איור 01: שרשראות מולקולריות בפולימרים אמורפיים וחצי-גבישים
מה ההבדל בין פולימרים אמורפיים לפולימרים גבישיים?
Amorphous vs Crystalline Polymers |
|
| פולימרים אמורפיים הם פולימרים שאין להם תבנית מסודרת במבנה המולקולרי שלהם. | פולימרים גבישיים הם פולימרים בעלי מבנה מאורגן היטב. |
| מורפולוגיה | |
| פולימרים אמורפיים עשויים משרשרות פולימר אטקטי. | פולימרים גבישיים עשויים משרשראות פולימרים סינדיוטקטיים ואיזוטקטיים. |
| כוחות משיכה | |
| לפולימרים אמורפיים יש כוחות משיכה חלשים בין שרשראות פולימרים. | לפולימרים גבישיים יש כוחות משיכה חזקים בין שרשראות פולימרים. |
| Density | |
| לפולימרים אמורפיים יש צפיפות נמוכה. | לפולימרים גבישיים יש צפיפות גבוהה. |
| התנגדות כימית | |
| לפולימרים אמורפיים יש עמידות כימית נמוכה. | לפולימרים גבישיים יש עמידות כימית גבוהה. |
| שרשרות פולימר | |
| שרשרות פולימרים מסודרות בצורה אטקטית בפולימרים אמורפיים. | שרשרות פולימריות מסודרות בצורה סינדיוטקטית ואיזוטקטית בפולימרים גבישיים. |
| הופעה | |
| פולימרים אמורפיים הם שקופים. | פולימרים גבישיים שקופים |
סיכום – פולימרים אמורפיים לעומת פולימרים גבישיים
לכל הפולימרים יש גבישיות מסוימת שהיא ההבדל העיקרי בין פולימרים אמורפיים לפולימרים גבישיים. לפולימרים אמורפיים יש דרגת גבישיות נמוכה ואילו לפולימרים גבישיים יש דרגת גבישיות גבוהה. התכונות הפיזיקליות והכימיות של פולימר יהיו תלויות במידת הגבישיות.
