高分子

交聯(crosslinking)

碗裡鬆散的義大利麵可以彼此滑動、被倒出來——麵條是分開的。現在想像在麵條之間這裡那裡焊上小橋,把它們全綁成一張相連的網。突然間它成了一個能保持形狀、無法倒出的單一物體。交聯正是如此:沿著鏈長的某些點,用共價鍵把分開的高分子鏈連在一起,把一堆各自獨立的鏈變成一整張巨大相連的網絡。

交聯的數量改變一切。每條鏈只有少數幾個交聯,會給出能拉伸又彈回的富彈性網絡——這就造就了彈性體,也就是橡膠。大量交聯則給出緻密、剛硬、永久的網絡——這就是熱固性材料。舉例來說,把天然橡膠硫化,就是在鏈之間加上硫橋;少量的硫給出有彈性的橡皮筋,大量的硫給出堅硬的硬橡膠。關鍵在於:一旦鏈被共價交聯綁在一起,它們就無法再自由地彼此滑過,所以材料無法熔化流動。

它之所以重要,是因為交聯是劃分兩大塑膠家族的唯一特徵:未交聯的熱塑性塑膠能一再熔化重塑,對比之下交聯的熱固性塑膠與橡膠則被永久定型。那份永久性是一把雙面刃。它帶來優異的尺寸穩定性、耐熱性與耐溶劑性——但也意味著材料無法重熔或輕易回收,因為要重新加工就得打斷共價網絡(也就是化學降解它)。而交聯若推得太過,材料也會變得又硬又脆。

環氧樹脂黏著劑是兩瓶液體;把它們混合會觸發交聯,把鏈縫合成一整張固態網絡。一旦固化,它再也不會熔化——重新加熱只會把它燒焦,因為共價交聯把形狀永久鎖死。

交聯是鏈之間的共價橋;少量造就有彈性的橡膠,大量造就剛硬、不可熔化的熱固性材料。

交聯的高分子無法重熔或輕易回收——重新加工得打斷共價網絡。少數交聯給出彈性體;大量交聯給出又硬又脆的熱固性材料。

又稱
cross-linking架橋network formation