Põhiline erinevus füüsikalise ja keemilise ristsidumise vahel on see, et füüsilised ristsidemed tekivad nõrga interaktsiooni kaudu, samas kui keemilised ristsidemed tekivad kovalentse sideme kaudu.
Ristlüli moodustumine on ühe polümeeri ahela sidumine teisega. See seos võib tekkida kahel viisil: füüsikaline ja keemiline meetod, mis hõlmab vastav alt ioonsidemeid ja kovalentseid sidemeid.
Mis on füüsiline ristsidumine?
Füüsiline ristsidumine on sideme moodustumine polümeeri ahelate vahel nõrkade interaktsioonide kaudu. Enamasti kipuvad need interaktsioonid olema ioonsidemed. Nt. naatriumalginaatgeelid moodustavad k altsiumiioonidega kokkupuutel ioonsidemeid. See ristsidumine hõlmab silla moodustumist alginaatahelate vahel. Teine levinud näide hõlmab booraksi lisamist polüvinüülalkoholile, mis moodustab vesiniksidemed (nõrgad interaktsioonijõud) boorhappe ja polümeeri alkoholirühmade vahel. Mõned näited ainetest, mis võivad läbida füüsilise ristsidumise, on želatiin, kollageen, agaroos ja agar-agar.
Üldiselt ei ole füüsilised ristsidemed mehaaniliselt ja termiliselt suhteliselt stabiilsed. On olemas polümeeride klass, mida tuntakse termoplastsete elastomeeridena, mis kalduvad oma mikrostruktuuris tuginema füüsilisele ristsidumisele. See ristsidumine annab materjalile stabiilsuse, seega on need laialdaselt kasulikud rehvivabades rakendustes, nt. mootorsaanide rajad ja kateetrid meditsiiniliseks kasutuseks. Selle põhjuseks on asjaolu, et füüsiline ristsidumine on sageli pöörduv ja me saame seda soojuse kasutamisega muuta.
Mis on keemiline ristsidumine?
Keemiline ristsidumine on sideme moodustumine polümeeriahelate vahel kovalentsete keemiliste sidemete kaudu. Need ristsidemed tekivad keemiliste reaktsioonide kaudu, mida saab käivitada kuumuse, rõhu, pH muutuse või kiiritamise kaudu.
Näiteks keemiline ristsidumine toimub siis, kui polümeriseerimata või osaliselt polümeriseeritud vaiku segatakse spetsiifiliste kemikaalidega, mida nimetatakse ristsiduvateks reaktiivideks. Selle tulemuseks on keemiline reaktsioon, mis moodustab ristsidemed. Lisaks saame selle ristsidumise esile kutsuda materjalides, mis tavaliselt on termoplastsed. See toimub kokkupuutel kiirgusallikaga, näiteks elektronkiirega, gammakiirgusega või ultraviolettkiirgusega. Nt. saame C-tüüpi ristseotud polüetüleeni ristsidumiseks kasutada elektronkiirtöötlust.
Joonis 01: Vulkaniseeritud kummi struktuur
Vulkaniseerimine on teist tüüpi ristsidumine, mis on keemiline protsess. See võib muuta kummi kõvaks ja vastupidavaks materjaliks, mis on seotud auto- ja jalgrattarehvidega. Seda etappi nimetatakse väävliga kõvenemiseks. See on aeglane protsess, mida saab kiirendite abil kiirendada.
Mis vahe on füüsikalisel ja keemilisel ristsidumisel?
Keemias ja biokeemias on ristsidumine polümeeriahelate vaheliste sidemete moodustumise protsess. Peamine erinevus füüsikalise ja keemilise ristsidumise vahel on see, et füüsilised ristsidemed tekivad nõrkade interaktsioonide kaudu, samas kui keemilised ristsidemed tekivad kovalentse sideme kaudu. Veelgi enam, termoplastsed elastomeerid läbivad füüsilise ristsidumise, samas kui termoreaktiivsed polümeerid läbivad keemilise ristsidumise. Lisaks on füüsilisel ristsidumisel madal vastupidavus, samas kui keemilisel ristsidumisel on kõrge vastupidavus. Teine erinevus füüsikalise ja keemilise ristsidumise vahel on see, et füüsiline ristsidumine on nõrgem kui keemiline ristsidumine.
Allpool olev infograafik loetleb tabelina füüsikalise ja keemilise ristsidumise erinevused.
Kokkuvõte – füüsiline vs keemiline ristsidumine
Termina ristsidumine on keemias ja bioloogias levinud. Peamine erinevus füüsikaliste ja keemiliste ristsidemete vahel on see, et füüsilised ristsidemed tekivad nõrga interaktsiooni kaudu, samas kui keemilised ristsidemed tekivad kovalentse sideme kaudu.
