ketenscheuring

Ketenscheuring is het proces waarbij lange moleculaire ketens in polymeren uiteenvallen in kortere fragmenten, zodat de gemiddelde moleculaire massa van het materiaal afneemt. Het is een veelvoorkomend mechanisme van degradatie en kan leiden tot aanzienlijke veranderingen in mechanische en procesmatige eigenschappen. Ketenscheuring spreekt men vaak tegen over crosslinking, waarbij ketens aan elkaar worden verbonden; bij scheuring blijft er juist minder lange ketens over.

De mechanismen van ketenscheuring zijn divers. Veelvoorkomende routes zijn random chain scission, waarbij rompketen op meerdere willekeurige plaatsen breekt, en end-chain scission, waarbij de breuk aan het uiteinde van de keten optreedt. Reactieve radicalen, zuurstof, water, zuren of basen en hitte kunnen de breukdrijvers zijn. Photochemische degradatie door uv-licht, thermische degradatie bij hoge temperaturen en chemische degradatie door hydrolyse of oxidatie spelen vaak een rol. Koolstof-ketenbindingen in sommige polymeren (bijv. polyolefinen, polyesters) zijn gevoeliger voor dergelijke breuken, zeker onder belastingsgemoeide omgevingen of tijdens veroudering.

Gevolgen voor materialen zijn onder meer daling van de viscositeit en rijpheid, afname van treksterkte en stijfheid, en veranderingen in taaiheid en verwerkbaarheid. De kristalliniteit en smeltgedrag kunnen eveneens wijzigen door veranderingen in de moleculaire structuur.

Analytische methoden om ketenscheuring te beoordelen omvatten onder meer gelelektroforetische chromatografie (GPC/SEC) voor de moleculaire massa-distributie, infraroodspectroscopie (FTIR) voor gewijzigde functionele groepen en mechanische tests voor veranderde mechanische eigenschappen. Preventie van ketenscheuring gebeurt via stabilisatie (antioxidanten, UV-stabilisatoren), gecontroleerde verwerkingsomstandigheden, en vermindering van blootstelling aan licht, warmte en chemicaliën.