Unterschied zwischen linearem und vernetztem Polymer

Hauptunterschied - lineares gegenüber vernetztem Polymer

Ein Polymer ist eine Substanz mit einer molekularen Struktur, die hauptsächlich aus einer großen Anzahl ähnlicher Einheiten besteht, die miteinander verbunden sind. Diese sich wiederholenden Einheiten stellen das Monomer dar, das zur Bildung des Polymers verwendet wurde. Da es viele verschiedene Polymere gibt, können sie in Abhängigkeit von mehreren Parametern in verschiedene Gruppen eingeteilt werden. Abhängig von der Grundstruktur des Polymers können wir Polymere in zwei Gruppen einteilen: lineare Polymere und vernetzte Polymere. Der Hauptunterschied zwischen linearen Polymeren und vernetzten Polymeren besteht darin lineare Polymere sind geradkettige Strukturen, während vernetzte Polymere verzweigte Strukturen sind.

Wichtige Bereiche

1. Was ist ein lineares Polymer?
      - Definition, Struktur und Eigenschaften
2. Was ist ein vernetztes Polymer?
      - Definition, Struktur und Eigenschaften
3. Was ist der Unterschied zwischen linearem und vernetztem Polymer?
      - Vergleich der wichtigsten Unterschiede

Schlüsselbegriffe: Ataktische Polymere, vernetzte Polymere, isotaktische Polymere, lineare Polymere, Monomer, Polymer, syndiotaktische Polymere

Was ist ein lineares Polymer?

Ein lineares Polymer ist ein Makromolekül, das aus vielen Monomereinheiten besteht, die in einer geraden Linie angeordnet sind. Ein lineares Polymer besteht aus einer einzigen kontinuierlichen Kette von Wiederholungseinheiten. Diese Kette wird Rückgrat des Polymers genannt. Dieses Auskleidungspolymer kann Seitengruppen aufweisen, die an das Gerüst gebunden sind. Diese Seitengruppen werden Anhängergruppen genannt. Diese Seitengruppen sind jedoch keine Seitenketten.

In einem linearen Polymer können die Seitengruppen in verschiedenen Mustern angeordnet sein. Diese Muster werden unter dem Begriff Taktizität beschrieben - der relativen Regelmäßigkeit einer Polymerkette. Entsprechend der Taktizität eines Polymers können diese linearen Polymere in drei Hauptgruppen unterteilt werden, nämlich isotaktische Polymere, syndiotaktische Polymere und ataktische Polymere. Isotaktische Polymere haben ihre Seitengruppen auf derselben Seite der Polymerkette. Syndiotaktische Polymere haben ihre hängenden Gruppen in einem abwechselnden Muster. Ataktische Polymere haben die Seitengruppen in zufälliger Weise.

Abbildung 1: Amylose ist ein lineares Polymer von Glucosemonomeren

Das Grundgerüst kann entweder aus demselben Monomer oder aus verschiedenen Monomeren bestehen. Wenn es sich um dasselbe Polymer handelt, wird es als lineares Homopolymer bezeichnet. Wenn das Rückgrat aus verschiedenen Monomeren besteht, spricht man von linearem Copolymer. Diese Copolymere können in verschiedenen Formen wie z alternierende Copolymere (wenn die Polymerkette aus regelmäßig alternierenden Monomeren besteht), periodische Copolymere (wo die Monomere in einer sich wiederholenden Reihenfolge angeordnet sind) und, Blockcopolymere (wo die Blöcke verschiedener Monomere in einer linearen Kette angeordnet sind).

Diese Makromoleküle sind aufgrund einer geringeren sterischen Hinderung eng gepackt. Dies gibt den linearen Polymeren eine hohe Dichte, eine hohe Zugfestigkeit und einen hohen Schmelzpunkt.

Was ist ein vernetztes Polymer?

Vernetzte Polymere sind Makromoleküle, die kovalente Bindungen zwischen Polymermolekülen aufweisen. Eine Vernetzung ist eine Bindung zwischen zwei Polymerketten. Diese Vernetzungen können entweder ionische Bindungen oder kovalente Bindungen sein. Diese Vernetzungen können entweder während des Polymerisationsverfahrens oder nach der Polymerisation gebildet werden.

Da Vernetzungen zwischen Polymerketten stärker sind als normale intermolekulare Anziehungskräfte, bildet Vernetzung ein stabiles und festeres Polymermaterial. Vernetzte Polymere können sowohl in synthetischen Polymeren als auch in natürlich vorkommenden Polymeren gefunden werden. Vernetzungen können aus chemischen Reaktionen unter Verwendung von Vernetzungsreagenzien gebildet werden. Das bekannteste Beispiel für vernetzte Polymere ist der vulkanisierte Kautschuk. Da Naturkautschuk nicht genug steif und steif ist, wird Gummi vulkanisiert. Es wird mit Schwefel erhitzt, so dass Schwefelmoleküle in den Kautschukpolymerketten kovalente Bindungen eingehen, die die Ketten miteinander verbinden. Dies macht Gummi zu einem steifen, steifen und haltbaren Material.

Abbildung 2: Vulkanisation von Gummi

Der Vernetzungsgrad gibt die Vernetzungszahl pro Mol eines Materials an. Der Vernetzungsgrad wird üblicherweise durch Quellungsexperiment gemessen. Hier wird das Material mit einem geeigneten Lösungsmittel in einen Behälter gegeben. Dann wird die Massenänderung oder die Volumenänderung gemessen. Wenn der Vernetzungsgrad gering ist, schwillt das Material stärker an.

Unterschied zwischen linearem und vernetztem Polymer

Definition

Lineares Polymer: Ein lineares Polymer ist ein Makromolekül, das aus vielen Monomereinheiten besteht, die in einer geraden Linie angeordnet sind.

Vernetztes Polymer: Ein vernetztes Polymer ist ein Makromolekül, das kovalente Bindungen zwischen den Polymermolekülen aufweist.

Struktur

Lineares Polymer: Lineare Polymere sind geradkettige Strukturen.

Vernetztes Polymer: Vernetzte Polymere sind Netzwerkstrukturen.

Schmelzpunkt

Lineares Polymer: Lineare Polymermaterialien haben aufgrund der engen Packung der Polymerketten hohe Schmelzpunkte.

Vernetztes Polymer: Vernetzte Polymere schmelzen bei hohen Temperaturen nicht. Sie neigen dazu, ein weiches Material zu werden, das schließlich verbrennt.

Vernetzungsgrad

Lineares Polymer: Der Vernetzungsgrad von linearen Polymeren beträgt null.

Vernetztes Polymer: Der Vernetzungsgrad von vernetzten Polymeren ist ein positiver Wert, der die Anzahl der in einem Mol Polymermaterial vorhandenen Vernetzungen angibt.

Fazit

Polymere sind Makromoleküle, die aus vielen miteinander verbundenen Monomeren bestehen. Polymere sind eine sehr unterschiedliche Gruppe, die viele verschiedene Arten von Polymeren umfasst. Diese Polymere können nach verschiedenen Parametern gruppiert werden. Die Grundstruktur eines Polymers kann verwendet werden, um Polymere in lineare Polymere und vernetzte Polymere zu kategorisieren. Der Hauptunterschied zwischen linearen Polymeren und vernetzten Polymeren besteht darin, dass lineare Polymere geradkettige Strukturen sind, während vernetzte Polymere verzweigte Strukturen sind.

Verweise:

1. „Konzeptionelle Einführung in Polymere“. Das Polymer Science Learning Center, hier erhältlich.
2. „Cross-Link“. Wikipedia, Wikimedia Foundation, 2. Oktober 2017, hier verfügbar.
3. „Was ist ein Polymer?“ Lernzentrum für Polymerwissenschaft, hier erhältlich.

Bildhöflichkeit:

1. "Vulkanisierung von POLYIsoprene V.2" von Jü - Eigene Arbeit (CC0) über Commons Wikimedia
2. “Amylose 3Dprojection.corrected” Von glycoform - Eigene Arbeit (Public Domain) über Commons Wikimedia