Ketenbinding

Ketenbinding, in de context van polymeren, verwijst naar het verbinden van individuele polymeerketens zodat een netwerk ontstaat. Dit kan tijdens de synthese gebeuren of in een daarna plaatsvindende stap zoals uitharding, verhitting of stralingsbehandeling. Ketenbinding is een veelgebruikte term voor kruislinging en kan covalent of niet-covalent van aard zijn.

Covalente kruislinging houdt in dat chemische bindingen tussen ketens worden gevormd door reactieve functionele groepen. Voorbeelden zijn epoxide-amine reacties, isocyanaatverbindingen, siliciumhoudende kruislinks en estercondensaties. Dergelijke bindingen leiden tot stabiele netwerken die vaak warmtebestendig en kleurvast zijn. Niet alle kruislinks zijn covalent; ook niet-covalente interacties spelen een rol, zoals waterstofbruggen, ionische interacties, metallo-coördinatie en pi-stacking. Deze bindingen kunnen sterker en zwakker reageren onder stimuli en kunnen in sommige systemen reversibel zijn.

Effect op materiaaleigenschappen: het netwerk verhoogt de modulus, sterkte en vormvastheid en verlaagt oplosbaarheid en zwelling. De glasovergangstemperatuur en hittebestendigheid kunnen toenemen naarmate de kruislinkdensiteit toeneemt. Een hoger netwerk kan de taaiheid verminderen en brosheid vergroten als de bindingen te uitgebreid zijn; omgekeerd kan een te laag kruislinksingsniveau leiden tot onvoldoende mechanische eigenschappen.

Meting en controle: kruislinkdensity kan worden geschat via swelling tests, rheologie, differentiële scanning calorimetrie en spectroscopische methoden. De netstructuur wordt beïnvloed door initiatoren, katalysatoren, reactietemperatuur en tijd.

Toepassingen: thermoharders zoals epoxyharsen, elastomeren (vulkaniseerde rubber), hydrogelmaterialen en adhesieve/coatingsystemen vertrouwen op ketenbinding om eigenschappen zoals sterkte, stabiliteit en responsiviteit te bepalen.