Interpenetrerande polymernätverk

Struktur av kadmiumcyanid (Cd(CN) 2 ), som framhäver den interpenetrerade strukturen. Blå = en Cd(CN) 2- understruktur, röd = annan Cd(CN) 2- understruktur.

Ett interpenetrerande polymernätverk ( IPN ) är en polymer som innefattar två eller flera nätverk som är åtminstone delvis sammanflätade i polymerskala men inte kovalent bundna till varandra. Nätverket kan inte separeras om inte kemiska bindningar bryts. De två eller flera nätverken kan tänkas vara intrasslade på ett sådant sätt att de är sammanlänkade och inte kan dras isär, men inte bindas till varandra genom någon kemisk bindning.

IUPAC definition




Interpenetrerande polymernätverk (IPN) : En polymer som innefattar två eller flera nätverk som är åtminstone delvis sammanflätade i molekylär skala men inte kovalent bundna till varandra och inte kan separeras om inte kemiska bindningar bryts.

Obs : En blandning av två eller flera förformade polymernätverk är inte ett IPN.




Semi-interpenetrerande polymernätverk (SIPN) : En polymer som omfattar ett eller flera nätverk och en eller flera linjära eller grenade polymer(er) kännetecknad av penetration i molekylär skala av åtminstone ett av nätverken av åtminstone några av de linjära eller grenade makromolekyler.




Notera : Semi-interpenetrerande polymernätverk skiljer sig från interpenetrerande polymernätverk eftersom beståndsdelen linjära eller grenade polymerer i princip kan separeras från ingående polymernätverk utan att bryta kemiska bindningar; de är polymerblandningar.



Sekventiellt interpenetrerande polymernätverk : Interpenetrerande polymernätverk framställt genom en process där det andra komponentnätverket bildas efter bildandet av det första komponentnätverket.



Sekventiellt semi-interpenetrerande polymernätverk :
Semi-interpenetrerande polymernätverk framställt genom en process där de linjära eller grenade komponenterna bildas efter fullbordandet av de reaktioner som leder till bildandet av nätverket/näten eller vice versa.

Att helt enkelt blanda två eller flera polymerer skapar inte ett interpenetrerande polymernätverk ( polymerblandning ), och inte heller skapar ett polymernätverk av mer än en sorts monomerer som är bundna till varandra för att bilda ett nätverk ( heteropolymer eller sampolymer ).

Det finns semi-interpenetrerande polymernätverk ( SIPN ) och pseudo-interpenetrerande polymernätverk .

För att förbereda IPN och SIPN bildas de olika komponenterna samtidigt eller sekventiellt .

Historia

Den första kända IPN:n var en kombination av fenol-formaldehydharts med vulkaniserat naturgummi tillverkat av Jonas Aylsworth 1914. Detta var dock innan Staudingers hypotes om makromolekyler och därför användes begreppen "polymer" eller "IPN" ännu inte. Den första användningen av termen "interpenetrerande polymernätverk" introducerades först av JR Millar 1960 medan man diskuterade nätverk av sulfonerade och osulfonerade styren-divinylbensensampolymerer.

Mekaniska egenskaper

Molekylär sammanblandning tenderar att bredda glasövergångsområdena för vissa IPN-material jämfört med deras komponentpolymerer. Denna unika egenskap ger utmärkta mekaniska dämpningsegenskaper över ett brett område av temperaturer och frekvenser på grund av en relativt konstant och hög fasvinkel. I IPN som består av både gummiartade och glasartade polymerer observeras avsevärd seghet jämfört med de ingående polymererna. När den glasartade komponenten bildar en diskret, diskontinuerlig fas, kan den elastomera naturen hos den kontinuerliga gummiliknande fasen bevaras samtidigt som materialets totala seghet och dess brottöjning ökar. Å andra sidan, när den glasartade polymeren bildar en bikontinuerlig fas i det gummiartade nätverket, kan IPN-materialet bete sig som en slagtålig plast.

Morfologi

De flesta IPN: er inte penetrerar helt i molekylär skala, utan bildar snarare små dispergerade eller bikontinuerliga fasmorfologier med karakteristiska längdskalor i storleksordningen tiotals nanometer. Men eftersom dessa längdskalor är relativt små anses de ofta vara homogena på en makroskopisk skala. De karakteristiska längderna associerade med dessa domäner skalar ofta med längden på kedjorna mellan tvärbindningar, och sålunda dikteras fasernas morfologi ofta av tvärbindningstätheten hos de ingående nätverken. Kinetiken för fasseparation i IPN kan uppstå från både kärnbildning och tillväxt och spinodala sönderdelningsmekanismer, där de förra producerar diskreta faser som liknar dispergerade sfärer och de senare bildar bikontinuerliga faser som liknar sammankopplade cylindrar. I motsats till många typiska fasseparationsprocesser kan förgrovning, där fasernas längdskalan tenderar att öka med tiden, hindras av bildandet av tvärbindningar i båda nätverken. Dessutom kan IPN ofta bibehålla dessa komplexa morfologier under långa tidsperioder jämfört med vad som kan uppnås med enkla polymerblandningar.

Ansökningar

IPN har använts i bildelar (inklusive modern billack ), dämpningsmaterial, medicinsk utrustning, formmassa och i teknisk plast. Även om många fördelar kommer från de förbättrade mekaniska egenskaperna hos IPN-materialen, kan andra egenskaper såsom motståndskraft mot lösningsmedelsvällning också göra IPN till ett material av kommersiellt intresse. Nyare tillämpningar och forskningsområden för IPN inkluderar användning i läkemedelsleveranssystem, energilagringsmaterial och vävnadsteknik.

  1. ^ IUPAC , kompendium av kemisk terminologi , 2nd ed. ("Guldboken") (1997). Online korrigerad version: (2006–) " interpenetrating polymer network ". doi : 10.1351/goldbook.I03117
  2. ^   Jenkins, AD; Kratochvíl, P.; Stepto, RFT; Suter, UW (1996). "Ordlista över grundläggande termer inom polymervetenskap (IUPAC Recommendations 1996)" (PDF) . Ren och tillämpad kemi . 68 (12): 2287–2311. doi : 10.1351/pac199668122287 . S2CID 98774337 . Arkiverad från originalet (PDF) 2016-03-04 . Hämtad 2013-07-25 .
  3. ^   Jenkins, AD; Kratochvíl, P.; Stepto, RFT; Suter, UW (1996). "Ordlista över grundläggande termer inom polymervetenskap (IUPAC Recommendations 1996)" (PDF) . Ren och tillämpad kemi . 68 (12): 2287–2311. doi : 10.1351/pac199668122287 . S2CID 98774337 . Arkiverad från originalet (PDF) 2016-03-04 . Hämtad 2013-07-25 .
  4. ^   Alemán, JV; Chadwick, AV; Han, J.; Hess, M.; Horie, K.; Jones, RG; Kratochvíl, P.; Meisel, I.; Mita, I.; Moad, G.; Penczek, S.; Stepto, RFT (2007). "Definitioner av termer som hänför sig till struktur och bearbetning av soler, geler, nätverk och oorganiskt-organiska hybridmaterial (IUPAC Recommendations 2007)" (PDF ) . Ren och tillämpad kemi . 79 (10): 1801–1829. doi : 10.1351/pac200779101801 . S2CID 97620232 . Arkiverad från originalet (PDF) 2014-02-11 . Hämtad 2013-07-25 .
  5. ^   Alemán, JV; Chadwick, AV; Han, J.; Hess, M.; Horie, K.; Jones, RG; Kratochvíl, P.; Meisel, I.; Mita, I.; Moad, G.; Penczek, S.; Stepto, RFT (2007). "Definitioner av termer som hänför sig till struktur och bearbetning av soler, geler, nätverk och oorganiskt-organiska hybridmaterial (IUPAC Recommendations 2007)" (PDF ) . Ren och tillämpad kemi . 79 (10): 1801–1829. doi : 10.1351/pac200779101801 . S2CID 97620232 . Arkiverad från originalet (PDF) 2014-02-11 . Hämtad 2013-07-25 .
  6. ^ IUPAC , kompendium av kemisk terminologi , 2nd ed. ("Guldboken") (1997). Online korrigerad version: (2006–) " semi-interpenetrating polymer network ". doi : 10.1351/goldbook.S05598
  7. ^ Sperling, LH, J. Polymer Sci.: Macromolecular recensioner, Vol. 12, 141-180 (1977)
  8. ^ IUPAC , kompendium av kemisk terminologi , 2nd ed. ("Guldboken") (1997). Online korrigerad version: (2006–) " simultant interpenetrating polymer network ". doi : 10.1351/goldbook.ST07567
  9. ^ IUPAC , kompendium av kemisk terminologi , 2nd ed. ("Guldboken") (1997). Online korrigerad version: (2006–) " Simultant semi-interpenetrating polymer network ". doi : 10.1351/goldbook.ST07575
  10. ^ IUPAC , kompendium av kemisk terminologi , 2nd ed. ("Guldboken") (1997). Online korrigerad version: (2006–) " sequential interpenetrating polymer network ". doi : 10.1351/goldbook.ST07566
  11. ^ IUPAC , kompendium av kemisk terminologi , 2nd ed. ("Guldboken") (1997). Online korrigerad version: (2006–) " sequential semi-interpenetrating polymer network ". doi : 10.1351/goldbook.ST07574
  12. ^ a b c d    American Chemical Society. Möte (202:a: 1991: New York, NY) (1994). Interpenetrerande polymernätverk . Klempner, Daniel., Sperling, LH (Leslie Howard), 1932-, Utracki, LA, 1931-, American Chemical Society. Division of Polymeric Materials: Science and Engineering., Chemical Congress of North America (4:e: 1991: New York, NY). Washington, DC: American Chemical Society. ISBN 0-8412-2528-1 . OCLC 28337384 .
  13. ^   Millar, JR (1960). "263. Interpenetrerande polymernätverk. Styren-divinylbensensampolymerer med två och tre interpenetrerande nätverk och deras sulfonater". J. Chem. Soc. : 1311–1317. doi : 10.1039/JR9600001311 . ISSN 0368-1769 .
  14. ^ a b c Sperling, LH (1977). "Interpenetrerande polymernätverk och relaterade material". Journal of Polymer Science: Macromolecular Reviews . 12 (1): 141–180. doi : 10.1002/pol.1977.230120103 .
  15. ^ a b   Curtius, AJ; Covitch, MJ; Thomas, DA; Sperling, LH (mars 1972). "Polybutadien/polystyren interpenetrerande polymernätverk". Polymerteknik och vetenskap . 12 (2): 101–108. doi : 10.1002/pen.760120205 . ISSN 0032-3888 .
  16. ^   Donatelli, AA; Sperling, LH; Thomas, DA (juli 1976). "Interpenetrerande polymernätverk baserat på SBR/PS. 1. Kontroll av morfologi efter nivå av korslänkning". Makromolekyler . 9 (4): 671–675. Bibcode : 1976MaMol...9..671D . doi : 10.1021/ma60052a029 . ISSN 0024-9297 .
  17. ^   Binder, K.; Frisch, HL (1984-08-15). "Fasstabilitet för svagt tvärbundna interpenetrerande polymernätverk". Journal of Chemical Physics . 81 (4): 2126–2136. Bibcode : 1984JChPh..81.2126B . doi : 10.1063/1.447837 . ISSN 0021-9606 .
  18. ^    Mikro- och nanostrukturerade interpenetrerande polymernätverk: från design till applikationer . Thomas, Sabu. Hoboken. 2016-03-03. ISBN 978-1-119-13895-2 . OCLC 933219019 . {{ citera bok }} : CS1 underhåll: andra ( länk )
Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Interpenetrating_polymer_network&oldid=1137213661 "