stringtranslate.com

Взаимопроникающая полимерная сеть

Структура цианида кадмия (Cd(CN) 2 ), подчеркивающая взаимопроникающую структуру. Синий = одна субструктура Cd(CN) 2 , красный = другая субструктура Cd(CN) 2 .

Взаимопроникающая полимерная сеть ( ВПС ) представляет собой полимер , включающий две или более сети, которые по крайней мере частично переплетены в масштабе полимера, но не связаны ковалентно друг с другом. Сеть не может быть разделена, если не разорваны химические связи. [1] Можно представить, что две или более сети переплетены таким образом, что они соединяются и не могут быть разделены, но не связаны друг с другом какой-либо химической связью.

определение ИЮПАК

Взаимопроникающая полимерная сеть (ВПС) : Полимер, состоящий из двух
или более сетей, которые по крайней мере частично переплетены на молекулярном уровне,
но не связаны друг с другом ковалентно и не могут быть разделены, если химические
связи не разорваны.

Примечание . Смесь двух или более предварительно сформированных полимерных сеток не является IPN. [2]

Полувзаимопроникающая полимерная сетка (SIPN) : Полимер, включающий одну или
несколько сеток и один или несколько линейных или разветвленных полимеров, характеризующийся проникновением
на молекулярном уровне по меньшей мере одной из сеток по меньшей мере некоторыми
из линейных или разветвленных сеток. разветвленные макромолекулы.

Примечание . Полупроникающие полимерные сетки отличаются от
взаимопроникающих полимерных сеток, поскольку составляющие их линейные или разветвленные
полимеры в принципе можно отделить от составных полимерных сеток
без разрыва химических связей; они представляют собой полимерные смеси. [3]

Последовательная взаимопроникающая полимерная сеть : Взаимопроникающая полимерная сеть
, полученная с помощью процесса, в котором вторая компонентная сеть формируется
после формирования первой компонентной сети. [4]

Последовательная полувзаимопроникающая полимерная сетка : Полувзаимопроникающая
полимерная сетка , полученная с помощью процесса, в котором линейные или разветвленные
компоненты образуются после завершения реакций, которые приводят к
образованию сетки(й) или наоборот. [5]

Простое смешивание двух или более полимеров не создает взаимопроникающую полимерную сеть ( полимерную смесь ), а также не создает полимерную сеть из более чем одного типа мономеров, которые связаны друг с другом с образованием одной сети ( гетерополимер или сополимер ).

Различают полувзаимопроникающие полимерные сети ( СИПН ) [6] и псевдовзаимопроникающие полимерные сети . [7]

Для приготовления ВПС и СИПН различные компоненты формируются одновременно [8] [9] или последовательно . [10] [11]

История

Первым известным IPN была комбинация фенолформальдегидной смолы с вулканизированным натуральным каучуком, полученная Джонасом Эйлсвортом в 1914 году. [12] Однако это было до появления гипотезы Штаудингера о макромолекулах, и поэтому термины «полимер» или «IPN» еще не использовались. . Термин «взаимопроникающие полимерные сетки» впервые был использован Дж. Р. Милларом в 1960 году при обсуждении сеток сульфированных и несульфированных сополимеров стирола и дивинилбензола. [13]

Механические свойства

Молекулярное смешивание имеет тенденцию расширять области стеклования некоторых материалов IPN по сравнению с входящими в них полимерами. Эта уникальная характеристика обеспечивает превосходные механические демпфирующие свойства в широком диапазоне температур и частот благодаря относительно постоянному и высокому фазовому углу. [14] В IPN, состоящих как из каучуковых, так и из стеклообразных полимеров, наблюдается значительная упрочнение по сравнению с составляющими их полимерами. Когда стекловидный компонент образует дискретную, прерывистую фазу, эластомерная природа непрерывной каучуковой фазы может быть сохранена, одновременно увеличивая общую ударную вязкость материала и его удлинение при разрыве. [15] С другой стороны, когда стекловидный полимер образует двунепрерывную фазу внутри эластичной сетки, материал IPN может вести себя как ударопрочный пластик. [15]

Морфология

Большинство ВПС не полностью проникают друг в друга на молекулярном уровне, а скорее образуют небольшие дисперсные или бинепрерывные фазовые морфологии с характерными масштабами длины порядка десятков нанометров. [12] Однако, поскольку эти масштабы длины относительно малы, их часто считают однородными в макроскопическом масштабе. [12] Характерные длины, связанные с этими доменами, часто масштабируются с длиной цепей между сшивками, и, таким образом, морфология фаз часто определяется плотностью сшивки составляющих сеток. [16] Кинетика фазового разделения в IPN может возникать как в результате зародышеобразования, так и в результате механизмов спинодального распада, при этом первый образует дискретные фазы, подобные дисперсным сферам, а второй образует бинепрерывные фазы, подобные взаимосвязанным цилиндрам. В отличие от многих типичных процессов разделения фаз, укрупнению, при котором длина фаз имеет тенденцию увеличиваться с течением времени, может препятствовать образование поперечных связей в любой сетке. [12] Кроме того, ВПС часто способны сохранять сложную морфологию в течение длительных периодов времени по сравнению с тем, чего можно было бы достичь с помощью простых смесей полимеров. [17]

Приложения

IPN используются в автомобильных деталях (включая современные автомобильные краски ), демпфирующих материалах, медицинских приборах, формовочных массах и конструкционных пластмассах. [14] Хотя многие преимущества связаны с улучшенными механическими свойствами материалов IPN, другие характеристики, такие как устойчивость к набуханию в растворителе, также могут сделать IPN материалом, представляющим коммерческий интерес. [14] Более поздние применения и области исследований IPN включают использование в системах доставки лекарств, материалах для хранения энергии и тканевой инженерии. [18]

Рекомендации

  1. ^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Исправленная онлайн-версия: (2006–) «Взаимопроникающая полимерная сеть». дои :10.1351/goldbook.I03117
  2. ^ Дженкинс, AD; Краточвил, П.; Степто, РФТ; Сутер, Вашингтон (1996). «Глоссарий основных терминов в области науки о полимерах (Рекомендации ИЮПАК, 1996 г.)» (PDF) . Чистая и прикладная химия . 68 (12): 2287–2311. дои : 10.1351/pac199668122287. S2CID  98774337. Архивировано из оригинала (PDF) 4 марта 2016 г. Проверено 25 июля 2013 г.
  3. ^ Дженкинс, AD; Краточвил, П.; Степто, РФТ; Сутер, Вашингтон (1996). «Глоссарий основных терминов в области науки о полимерах (Рекомендации ИЮПАК, 1996 г.)» (PDF) . Чистая и прикладная химия . 68 (12): 2287–2311. дои : 10.1351/pac199668122287. S2CID  98774337. Архивировано из оригинала (PDF) 4 марта 2016 г. Проверено 25 июля 2013 г.
  4. ^ Алеман, СП; Чедвик, А.В.; Он, Дж.; Хесс, М.; Хори, К.; Джонс, Р.Г.; Краточвил, П.; Мейзель, И.; Мита, И.; Моад, Г.; Пенчек, С.; Степто, РФТ (2007). «Определения терминов, касающихся структуры и обработки золей, гелей, сетей и неорганических-органических гибридных материалов (Рекомендации ИЮПАК 2007 г.)» (PDF) . Чистая и прикладная химия . 79 (10): 1801–1829. дои : 10.1351/pac200779101801. S2CID  97620232. Архивировано из оригинала (PDF) 11 февраля 2014 г. Проверено 25 июля 2013 г.
  5. ^ Алеман, СП; Чедвик, А.В.; Он, Дж.; Хесс, М.; Хори, К.; Джонс, Р.Г.; Краточвил, П.; Мейзель, И.; Мита, И.; Моад, Г.; Пенчек, С.; Степто, РФТ (2007). «Определения терминов, касающихся структуры и обработки золей, гелей, сетей и неорганических-органических гибридных материалов (Рекомендации ИЮПАК 2007 г.)» (PDF) . Чистая и прикладная химия . 79 (10): 1801–1829. дои : 10.1351/pac200779101801. S2CID  97620232. Архивировано из оригинала (PDF) 11 февраля 2014 г. Проверено 25 июля 2013 г.
  6. ^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Исправленная онлайн-версия: (2006–) «Полупроникающая полимерная сеть». дои :10.1351/goldbook.S05598
  7. ^ Сперлинг, Л.Х., J. Polymer Sci.: Macromolecular Reviews, Vol. 12, 141–180 (1977)
  8. ^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Исправленная онлайн-версия: (2006–) «Одновременная взаимопроникающая полимерная сеть». дои :10.1351/goldbook.ST07567
  9. ^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Исправленная онлайн-версия: (2006–) «одновременная полувзаимопроникающая полимерная сеть». дои :10.1351/goldbook.ST07575
  10. ^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Исправленная онлайн-версия: (2006–) «Последовательная взаимопроникающая полимерная сеть». дои :10.1351/goldbook.ST07566
  11. ^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Исправленная онлайн-версия: (2006–) «Последовательная полувзаимопроникающая полимерная сеть». дои :10.1351/goldbook.ST07574
  12. ^ abcd Американское химическое общество. Встреча (202-я: 1991 г.: Нью-Йорк, штат Нью-Йорк) (1994 г.). Взаимопроникающие полимерные сети . Клемпнер, Дэниэл, Сперлинг, Л.Х. (Лесли Ховард), 1932-, Утраки, Луизиана, 1931-, Американское химическое общество. Отдел полимерных материалов: наука и техника, Химический конгресс Северной Америки (4: 1991: Нью-Йорк, Нью-Йорк). Вашингтон, округ Колумбия: Американское химическое общество. ISBN 0-8412-2528-1. ОСЛК  28337384.{{cite book}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  13. ^ Миллар, младший (1960). «263. Полимерные взаимопроникающие сетки. Сополимеры стирола и дивинилбензола с двумя и тремя взаимопроникающими сетками и их сульфонаты». Дж. Хим. Соц. : 1311–1317. дои : 10.1039/JR9600001311. ISSN  0368-1769.
  14. ^ abc Сперлинг, Л.Х. (1977). «Взаимопроникающие полимерные сети и родственные материалы». Журнал полимерной науки: Макромолекулярные обзоры . 12 (1): 141–180. дои :10.1002/pol.1977.230120103.
  15. ^ аб Куртиус, AJ; Кович, MJ; Томас, округ Колумбия; Сперлинг, Л.Х. (март 1972 г.). «Взаимопроникающие полимерные сетки полибутадиена и полистирола». Полимерная инженерия и наука . 12 (2): 101–108. дои : 10.1002/pen.760120205. ISSN  0032-3888.
  16. ^ Донателли, А.А.; Сперлинг, Л.Х.; Томас, окружной прокурор (июль 1976 г.). «Взаимопроникающие полимерные сети на основе SBR/PS. 1. Контроль морфологии по уровню сшивки». Макромолекулы . 9 (4): 671–675. Бибкод : 1976МаМол...9..671D. дои : 10.1021/ma60052a029. ISSN  0024-9297.
  17. ^ Биндер, К.; Фриш, Х.Л. (15 августа 1984 г.). «Фазовая стабильность слабосшитых взаимопроникающих полимерных сеток». Журнал химической физики . 81 (4): 2126–2136. Бибкод : 1984JChPh..81.2126B. дои : 10.1063/1.447837. ISSN  0021-9606.
  18. ^ Микро- и наноструктурированные взаимопроникающие полимерные сети: от дизайна к применению . Томас, Сабу. Хобокен. 03.03.2016. ISBN 978-1-119-13895-2. ОКЛК  933219019.{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) CS1 maint: другие ( ссылка )