ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างโพลีเมอร์แบบเชื่อมขวางและโพลีเมอร์เชิงเส้นคือหน่วยโมโนเมอร์ของโพลีเมอร์เชิงเส้นมีตัวเชื่อมแบบ end-to-end ซึ่งคล้ายกับลูกปัดในสร้อยคอ ในขณะที่โพลีเมอร์แบบเชื่อมขวางประกอบด้วยโซ่ที่ต่อเข้าด้วยกัน รวมกันด้วยพันธะโควาเลนต์ที่เรียกว่า ครอสลิงค์
พอลิเมอร์คือสารประกอบที่ประกอบด้วยหน่วยซ้ำเล็กๆ ที่เชื่อมต่อเข้าด้วยกันเพื่อสร้างโมเลกุลสายยาว หน่วยที่เกิดซ้ำหรือหน่วยการสร้างของพอลิเมอร์เป็นโมโนเมอร์ โพลีเมอร์สามารถจำแนกออกกว้างๆ ได้เป็น 3 ส่วนตามลักษณะทางเคมีและความร้อน ได้แก่ (ก) เทอร์โมพลาสติกโพลีเมอร์ (ข) เทอร์โมเซตติงโพลีเมอร์ และ (ค) อีลาสโตเมอร์เทอร์โมพลาสติกเป็นพลาสติกที่สามารถเปลี่ยนรูปร่างได้ภายใต้การใช้ความร้อน เทอร์โมเซ็ตต่างจากเทอร์โมพลาสติกไม่สามารถทนต่อรอบการให้ความร้อนซ้ำได้ อีลาสโตเมอร์เป็นยางที่มีคุณสมบัติยืดหยุ่นดีเยี่ยม ไม่เหมือนกับยางสองประเภทที่กล่าวไว้ข้างต้น ตามโครงสร้าง มีพอลิเมอร์สามประเภทเป็นพอลิเมอร์เชิงเส้น กิ่ง และเชื่อมโยงข้าม เทอร์โมพลาสติกโพลีเมอร์เป็นโมเลกุลเชิงเส้น ในขณะที่เทอร์โมเซ็ตและอีลาสโตเมอร์เป็นโพลีเมอร์แบบเชื่อมขวาง
ครอสลิงค์โพลิเมอร์คืออะไร
โพลีเมอร์แบบเชื่อมขวางคือพอลิเมอร์ที่มีสายโซ่เชื่อมต่อกันด้วยโครงข่ายพันธะโควาเลนต์ ครอสลิงค์อาจสั้นหรือยาว แต่ในพอลิเมอร์ส่วนใหญ่ พันธะเหล่านี้สั้น เทอร์โมเซตและอีลาสโตเมอร์มีครอสลิงค์คุณสมบัติของพอลิเมอร์แบบเชื่อมขวางส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับระดับของการเชื่อมขวาง อย่างเฉพาะเจาะจง ถ้าระดับของการเชื่อมขวางต่ำ พอลิเมอร์จะทำหน้าที่เป็นพอลิเมอร์ที่ไม่มีการเชื่อมขวางและแสดงพฤติกรรมการอ่อนตัว อย่างไรก็ตาม หากระดับของการเชื่อมขวางสูง พฤติกรรมการอ่อนตัวของพอลิเมอร์จะยากขึ้นมาก ตัวอย่างที่ดีของการใช้การเชื่อมขวางเพื่อปรับปรุงคุณสมบัติของยางคือกระบวนการวัลคาไนซ์
รูปที่ 1: โพลิไอโซพรีนเชื่อมขวาง (ยางธรรมชาติวัลคาไนซ์โดยใช้กำมะถันเป็นตัวเชื่อมขวาง)
ในระหว่างการวัลคาไนซ์ การเติมสารวัลคาไนซ์ เช่น กำมะถัน โลหะออกไซด์ ฯลฯ เพิ่มการเชื่อมโยงขวางระหว่างโมเลกุลของโซ่ยาง จึงช่วยเพิ่มความต้านทานแรงดึงและความแข็งของยางกระบวนการผลิตผลิตภัณฑ์ยางจำนวนมากใช้การหลอมโลหะ เทอร์โมเซ็ตโพลีเมอร์ เช่น ยูเรีย ฟอร์มาลดีไฮด์ ต่างจากยางพารา จะกลายเป็นวัสดุที่แข็งและเปราะในระหว่างกระบวนการเชื่อมขวาง นั่นเป็นเพราะการเชื่อมโยงข้ามทำให้พอลิเมอร์มีการตั้งค่าทางเคมี และปฏิกิริยานี้ไม่สามารถย้อนกลับได้ นอกจากนี้ พารามิเตอร์ความสามารถในการละลายของพอลิเมอร์เชื่อมขวางจะแปรผันตามความหนาแน่นของการเชื่อมขวาง หากพอลิเมอร์มีการเชื่อมขวางในระดับต่ำ ก็มีแนวโน้มที่จะบวมในของเหลว
ลิเนียร์โพลิเมอร์คืออะไร
โพลีเมอร์เชิงเส้นคือพอลิเมอร์เทอร์โมพลาสติกที่ประกอบด้วยโมเลกุลสายยาว ที่นี่หน่วยโมโนเมอร์มีการเชื่อมโยงแบบ end-to-end ซึ่งคล้ายกับลูกปัดในสร้อยคอ โพลิเอทิลีนเป็นตัวอย่างของพอลิเมอร์เชิงเส้นตรงที่หน่วยเอทิลีนทำหน้าที่เป็นโมโนเมอร์ บางครั้งสายโซ่เชิงเส้นเหล่านี้มีโครงสร้างที่แตกแขนง โดยทั่วไป โครงสร้างแบบเส้นตรงและแบบแยกแขนงของพอลิเมอร์ชนิดเดียวกันมีคุณสมบัติคล้ายกัน
รูปที่ 02: โพลิเอทิลีน
เนื่องจากเป็นเทอร์โมพลาสติก ความร้อนสามารถทำให้โพลีเมอร์เชิงเส้นอ่อนตัวลงได้ อุณหภูมิอ่อนตัวเป็นคุณลักษณะเฉพาะของโพลีเมอร์เชิงเส้น อุณหภูมิอ่อนตัวของยางหรือของเหลวหนืดจะต่ำกว่าอุณหภูมิห้อง ในขณะที่ของแข็งที่แข็ง เปราะ หรือของแข็งที่เหนียวเหนอะหนะจะสูงกว่าอุณหภูมิห้อง นอกจากนี้ ลิเนียร์โพลีเมอร์ยังเป็นเทอร์โมพลาสติกที่ประกอบด้วยโมเลกุลสายยาว ในที่นี้ หน่วยโมโนเมอร์มีลิงก์แบบ end-to-end เช่นลูกปัดในสร้อยคอ
โพลีเอทิลีนเป็นตัวอย่างหนึ่งของพอลิเมอร์เชิงเส้นตรงที่หน่วยเอทิลีนทำหน้าที่เป็นโมโนเมอร์ บางครั้งสายโซ่เชิงเส้นเหล่านี้มีรูปแบบที่แตกแขนง โดยทั่วไป โครงสร้างแบบเส้นตรงและแบบแยกแขนงของพอลิเมอร์ชนิดเดียวกันมีคุณสมบัติคล้ายกัน
พอลิเมอร์แบบเชื่อมขวางและลิเนียร์โพลีเมอร์ต่างกันอย่างไร
ครอสลิงค์โพลีเมอร์ vs ลิเนียร์โพลีเมอร์ |
|
| พอลิเมอร์เชื่อมขวางประกอบด้วยสายโซ่ที่ต่อกันด้วยพันธะโควาเลนต์เป็นชุด | ลิเนียร์โพลีเมอร์ประกอบด้วยโมโนเมอร์ที่ต่อเข้าด้วยกันแบบ end-to-end คล้ายกับลูกปัดในสร้อยคอ |
| เทอร์โมพลาสติก | |
| เทอร์โมเซ็ตและอีลาสโตเมอร์ | เทอร์โมพลาสติก |
| การทำความร้อนของโพลิเมอร์ | |
| ไม่สามารถทนต่อรอบการให้ความร้อนซ้ำๆ ได้ | สามารถทนต่อรอบการให้ความร้อนซ้ำๆ ได้ |
| การรีไซเคิล | |
| รีไซเคิลไม่ได้ (รีไซเคิลไม่ได้) | รีไซเคิลได้สูง (สามารถขึ้นรูปใหม่/ ขึ้นรูปใหม่ได้) |
| ประเภทของพันธะระหว่างสายโมเลกุล | |
| พันธบัตรหลักถาวร | พันธบัตรสำรองชั่วคราว |
| ตัวอย่าง | |
| ฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์, โพลียูรีเทน, ซิลิโคน, ยางธรรมชาติ, ยางบิวทิล, ยางคลอโรพรีน | อะซีตัล, อะคริลิค, อะคริโลไนไตรล์-บิวทาไดอีน-สไตรีน (ABS), โพลีเอไมด์, โพลีคาร์บอเนต, โพลีเอทิลีน |
สรุป – พอลิเมอร์เชื่อมโยงข้ามกับโพลิเมอร์เชิงเส้น
โดยย่อ โพลีเมอร์มีสองประเภทตามโครงสร้าง: โพลีเมอร์เชิงเส้นและโพลีเมอร์แบบเชื่อมขวาง โมโนเมอร์ของพอลิเมอร์เชิงเส้นตรงมีข้อต่อแบบ end-to-end คล้ายกับลูกปัดของสร้อยคอ ดังนั้น เทอร์โมพลาสติกทั้งหมดเป็นของพอลิเมอร์เชิงเส้นและไม่มีการเชื่อมขวางถาวรระหว่างสายโซ่โพลีเมอร์อย่างไรก็ตาม โพลีเมอร์ที่เชื่อมโยงข้ามมีพันธะถาวรระหว่างสายโซ่โพลีเมอร์ที่อยู่ติดกัน อีลาสโตเมอร์และเทอร์โมเซ็ตทั้งหมดเป็นของพอลิเมอร์แบบเชื่อมขวาง ดังนั้น นี่คือความแตกต่างระหว่างพอลิเมอร์แบบเชื่อมขวางและโพลีเมอร์เชิงเส้น