交叉链接

IUPAC定义

大分子中的一个小区域，至少有四个链从中发出，并通过涉及现有大分子上的位点或基团的反应或通过现有大分子之间的相互作用形成。

笔记

1. 小区域可以是一个原子，一组原子，或通过键、原子组或低聚链连接的多个分支点。

2. 在大多数情况下，交联是一种共价结构，但该术语也用于描述化学相互作用较弱的位点、微晶部分，甚至是物理相互作用和缠结。

在化学和生物学中，交联是将一个聚合物链连接到另一个聚合物链的键或短键序列。 这些连接可以采用共价键或离子键的形式，聚合物可以是合成聚合物或天然聚合物（例如蛋白质）。

在聚合物化学中，交联通常是指使用交联来促进聚合物物理性质的变化。

当交联用于生物领域时，它指的是使用探针将蛋白质连接在一起以检查蛋白质-蛋白质相互作用，以及其他创造性的交联方法。

尽管该术语在两种科学中都用于指代聚合物链的连接，但交联程度和交联剂的特异性差异很大。 与所有科学一样，存在重叠，以下描述是理解微妙之处的起点。

交联是形成共价键或相对较短的化学键序列以将两条聚合物链连接在一起的过程的通用术语。 术语固化是指热固性树脂（例如不饱和聚酯和环氧树脂）的交联，术语硫化通常用于橡胶。 当聚合物链交联时，材料变得更加坚硬。

在高分子化学中，当合成聚合物被称为交联时，通常意味着聚合物的整个主体都已暴露于交联方法。 由此产生的机械性能的改变在很大程度上取决于交联密度。 低交联密度会增加聚合物熔体的粘度。 中等交联密度将胶状聚合物转化为具有弹性和潜在高强度的材料。 非常高的交联密度会导致材料变得非常坚硬或呈玻璃状，例如酚醛材料。

交叉链接可以由热、压力、pH 值变化或辐射引发的化学反应形成。 例如，将未聚合或部分聚合的树脂与称为交联剂的特定化学物质混合会导致形成交联的化学反应。 通过暴露于辐射源，例如电子束暴露、伽马辐射或紫外线，也可以在通常为热塑性的材料中诱导交叉链接。 例如，电子束处理用于交联C型交联聚乙烯。 其他类型的交联聚乙烯通过在挤出过程中添加过氧化物（A 型）或通过在挤出过程中添加交联剂（例如乙烯基硅烷）和催化剂然后进行挤出后固化来制备。

硫化的化学过程是一种交联，可将橡胶转变为与汽车和自行车轮胎相关的坚硬、耐用的材料。 这个过程通常称为硫磺固化； 硫化一词来自罗马的火神 Vulcan。 然而，这是一个较慢的过程。 典型的汽车轮胎在 150 °C 下硫化 15 分钟。 但是，可以通过添加促进剂（例如 2-苯并噻唑硫醇或四甲基秋兰姆二硫化物）来缩短时间。 这两种物质的分子中都含有一个硫原子，可以引发硫链与橡胶的反应。 促进剂通过催化向橡胶分子中添加硫链来提高硫化速度。

交叉链接是热固性塑料材料的特性。 在大多数情况下，交联是不可逆的，如果加热，生成的热固性材料会降解或燃烧，而不会熔化。

特别是在商业使用的塑料的情况下，一旦物质发生交联，产品就很难或无法回收利用。 但是，在某些情况下，如果交联键在化学上与形成聚合物的键有足够的不同，则该过程可以逆转。 例如，烫发解决方案会破坏并重新形成头发中蛋白质链之间自然发生的交联（二硫键）。

在化学交联是共价键的情况下，物理交联是由弱相互作用形成的。 例如，海藻酸钠在暴露于钙离子时会凝胶化，这使其能够在海藻酸盐链之间形成离子键。