21.5: סיווג פולימרים: ארכיטקטורה

פולימרים מסווגים כליניאריים או מסועפים על בסיס ארכיטקטורת השרשרת שלהם. לשרשראות הפולימריות בפולימרים ליניאריים מבנה דמוי שרשרת ארוך עם הסתעפות מינימלית עד ללא הסתעפות כלל. גם אם פולימר כולל קבוצות מתמירים גדולות על המונומר, המופיעות כענפים לשלד, הוא אינו נחשב לפולימר מסועף. פולימר מסועף מכיל שרשראות פולימר משניות הנובעות משרשרת הפולימר הראשית. ההסתעפות מתרחשת כאשר גידול הפולימר עובר מקצה הפולימר הגדל לאזורים אחרים בשרשרת. בדומה למולקולות קטנות, הסתעפות מונעת אריזה קרובה, והמבנה הפתוח ממזער את המיקומים שבהם יכולים לפעול כוחות פיזור בין שתי שרשראות פולימר.

חשבו על הדוגמה של פילמור אתילן. דרגות שונות של פוליאתילן מוכנות על ידי שינוי תנאי הפילמור. פוליאתילן בצפיפות גבוהה (HDPE) הוא אחד מהם. כפי שהשם מעיד, הוא מציג צפיפות גבוהה בשל האריזה הדוקה של שרשראות פולימריות ליניאריות עם מינימום הסתעפות. פולימר זה נמס ב-135 מעלות צלזיוס ומשמש לייצור חפצים קשים יחסית כמו פקקי בקבוקים, ארונות טלוויזיה וכו'. פוליאתילן בצפיפות נמוכה (LDPE) הוא סוג נוסף של פוליאתילן - פולימר בצפיפות נמוכה בשל ההסתעפות הנרחבת במבנה שרשרת הפולימר. טמפרטורת מעבר ההיתוך של פולימר זה היא 120 מעלות צלזיוס, נמוכה מפוליאתילן בצפיפות גבוהה. הוא משמש לייצור חפצים גמישים כגון בקבוקי לחיצה, שקיות פלסטיק וכו'. המבנים של פוליאתילן בצפיפות גבוהה ופוליאתילן בצפיפות נמוכה מוצגים באיור 1.

איור 1: מבני שלד של פוליאתילן בצפיפות גבוהה (עליון) ופוליאתילן בצפיפות נמוכה (תחתון)

שינויים מסוימים במבני שרשרת הפולימר מושגים לאחר-עיבוד; למשל, גיפור של גומי. במהלך הגיפור, גופרית מגיבה עם פוליאיזופרן כדי להחליף כמה קשרי C-H בקשרים דיסולפידים. קשרי דיסולפיד אלו יכולים לחבר בין שרשראות פוליאיזופרן שונות, וסוג קשר זה ידוע כהצלבה. ההצלבה מגבירה את קשיחות הפולימר מכיוון שרוב השרשראות מקושרות. כתוצאה מכך, התנועה היחסית של שרשראות סמוכות פוחתת. אז, הקשיחות והגמישות של הגומי מכוונים על ידי שליטה בכמות הגופרית המשמשת לגיפור.