Peamine erinevus – amorfsed vs kristalsed polümeerid
Sõna "polümeer" võib määratleda kui materjali, mis on valmistatud suurest hulgast korduvatest ühikutest, mis on omavahel keemilise sideme kaudu seotud. Üks polümeeri molekul võib sisaldada miljoneid väikeseid molekule või korduvaid ühikuid, mida nimetatakse monomeerideks. Polümeerid on väga suured molekulid, millel on suur molekulmass. Monomeeridel peab olema kaksikside või vähem alt kaks funktsionaalset rühma, et need oleksid polümeerina paigutatud. See kaksikside või kaks funktsionaalset rühma aitavad monomeeril kinnitada veel kahte monomeeri ja nendel seotud monomeeridel on ka funktsionaalrühmad, mis meelitavad rohkem monomeere. Sel viisil valmistatakse polümeer ja seda protsessi nimetatakse polümerisatsiooniks. Polümerisatsiooni tulemuseks on makromolekul või polümeerahel. Neid polümeeri ahelaid saab polümeeri molekulaarstruktuuri loomiseks paigutada erinev alt. Paigutus võib olla amorfne või kristalne. Peamine erinevus amorfsete ja kristalsete polümeeride vahel on nende molekulaarne paigutus. Amorfsetel polümeeridel pole erilist paigutust ega mustrit, samas kui kristalsetel polümeeridel on hästi paigutatud molekulaarstruktuurid.
Mis on polümeeride molekulaarstruktuurid
On oluline teada mõningaid fakte polümeeride molekulaarstruktuuri kohta, enne kui hakkate edasi lugema amorfsete ja kristalsete polümeeride erinevuste kohta. Polümeerahelaid saab paigutada kolmel viisil, mida tuntakse sündiotaktilise, isotaktilise või ataktilisena. Sündiotaktiline tähendab, et polümeeriahela külgrühmad on paigutatud alternatiivselt. Isotaktilise paigutuse korral asuvad külgrühmad samal küljel. Kuid ataktiline paigutus näitab külgrühmade juhuslikku paigutust piki polümeeriahelat.
Mis on amorfne polümeer?
Amorfse polümeeri molekulaarstruktuuris ei ole organiseeritud mustrit. Amorfsed polümeerid koosnevad peamiselt ataktilistest polümeeriahelatest. See põhjustab kristallilisuse puudumist. Seetõttu on see nõrk struktuur. Kuna amorfsete polümeeride kristallilisusaste puudub või kristallilisus puudub, on nende tihedus võrreldes kristalsete polümeeridega madal. Seetõttu on keemiline vastupidavus madal ja läbipaistev. Mustrilise struktuuri puudumise tõttu on polümeeriahelate vahel nõrgad atraktsioonid.
Amorfsete polümeeride näideteks on polüetüleen, PVC jne. Kristallisusastet mõjutab polümerisatsioon ja tootmisprotsess. Amorfsetel polümeeridel võib olla kristallilisus koos kristalliitide või järjestatud alade moodustumisega. Need on pehmemad ja vähem vastupidavad lahustite läbitungimisele.
Mis on kristalne polümeer?
Kristalliline struktuur näitab polümeeri molekulide korrapärast järjestust. Kristallilistel polümeeridel on korrastatud struktuur, mis koosneb sündiotaktilistest ja isotaktilistest polümeeriahelatest. See järjestatud struktuur muudab polümeeri poolläbipaistvaks. Molekulide vahel on ka tugevad tõmbejõud. Seetõttu on see kemikaalidele vastupidav ja amorfsete polümeeridega võrreldes kõrge tihedusega. Kuigi kristalsed polümeerid on hästi järjestatud, võib esineda ka amorfseid alasid. Seetõttu nimetatakse neid polümeere poolkristallilisteks materjalideks.
Plastmaterjalidel, nagu nailon ja muud polüamiidid, on kristalliseerunud struktuur. Teiste näidete hulka kuuluvad lineaarne polüetüleen, PET (polüetüleentereftalaat), polüpropüleen jne. Need on jäigad struktuurid ja lahustite läbitungimine mõjutab neid vähem.
Joonis 01: Molekulaarahelad amorfsetes ja poolkristallilistes polümeerides
Mis vahe on amorfsetel polümeeridel ja kristallilistel polümeeridel?
Amorfsed vs kristalsed polümeerid |
|
| Amorfsed polümeerid on polümeerid, mille molekulaarstruktuuris pole järjestatud mustrit. | Kristallilised polümeerid on polümeerid, millel on hästi organiseeritud struktuur. |
| Morfoloogia | |
| Amorfsed polümeerid on valmistatud ataktilistest polümeeriahelatest. | Kristallilised polümeerid on valmistatud sündiotaktilistest ja isotaktilistest polümeeriahelatest. |
| Atraktsioonijõud | |
| Amorfsetel polümeeridel on polümeeriahelate vahel nõrk tõmbejõud. | Kristallilistel polümeeridel on polümeeriahelate vahel tugev tõmbejõud. |
| Tihedus | |
| Amorfsetel polümeeridel on madal tihedus. | Kristallilistel polümeeridel on suur tihedus. |
| Keemiline vastupidavus | |
| Amorfsetel polümeeridel on madal keemiline vastupidavus. | Kristallilistel polümeeridel on kõrge keemiline vastupidavus. |
| Polümeerketid | |
| Polümeerahelad paiknevad amorfsetes polümeerides ataktilisel viisil. | Polümeeriahelad paiknevad kristalsetes polümeerides sündiotaktiliselt ja isotaktilisel viisil. |
| Välimus | |
| Amorfsed polümeerid on läbipaistvad. | Kristallilised polümeerid on poolläbipaistvad |
Kokkuvõte – amorfsed polümeerid vs kristalsed polümeerid
Kõigil polümeeridel on teatav kristallilisus, mis on peamine erinevus amorfsete ja kristalsete polümeeride vahel. Amorfsetel polümeeridel on madal kristallilisus, samas kui kristallilistel polümeeridel on kõrge kristallilisuse aste. Polümeeri füüsikalised ja keemilised omadused sõltuvad kristallilisuse astmest.
