crosslinkdensiteit

Crosslinkdensiteit is een parameter die aangeeft hoe dicht een crosslinked polymeernetwerk is verweven met crosslinks. Crosslinks zijn verbindingen tussen polymerketens, meestal covalent, maar ook fysieke interacties zoals ionische banden of hydrogen bonding kunnen als crosslinks worden beschouwd. De crosslinkdensiteit bepaalt in belangrijke mate de structuur en de mechanische en transporteigenschappen van het netwerk.

Hoe hoger de crosslinkdensiteit, hoe stijver en harder het materiaal, en hoe minder het netwerk zwelt in een oplosmiddel. Daarnaast neemt de bewegelijkheid van de ketens af en wordt de duurzame elasticiteit groter, terwijl trek- en scheurweerstand en het temperatuurstabiliteitsbereik kunnen toenemen. Een te hoge crosslinkdensiteit kan echter leiden tot verhoogde brosheid en minder rekbaar ontwerp. Fysieke en chemische conditions zoals temperatuur, tijd van uitharding en aanwezigheid van additieven spelen een grote rol bij het verkrijgen van de gewenste densiteit.

Meetmethoden en definities: de elastisch actieve ketenendichtheid νe wordt vaak uitgedrukt in mol per kubieke meter (mol/m^3) en bepaalt de modulus van het netwerk volgens concepten uit de rubberelasticiteit. In ideale elastomeren geldt bijvoorbeeld E ≈ 3 νe RT en G ≈ νe RT, waarbij R de gasconstante is en T de temperatuur. Praktische schattingen komen vaak uit swellingsmetingen met de Flory-Rehner-vergelijking, dynamische mechanische analyse (G', G'') en rheologische metingen.

Factoren die crosslinkdensiteit beïnvloeden zijn onder meer de mate van vernetting (uitharding), initiatorconcentratie, temperatuur en tijd, monomeerfunctionaliteit, en de aanwezigheid van vulstoffen of oplosmiddelen. In hydrogel- en elastomeernetwerken is de crosslinkdensiteit een cruciale ontwerpfactor voor het afstemmen van mechanische eigenschappen, swelling en diffusie.

---