Взаимопроникающая полимерная сеть

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

Взаимопроникающая полимерная сеть ( ВПС ) представляет собой полимер, состоящий из двух или более сетей, 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.

ИЮПАК определение

Взаимопроникающая полимерная сеть (IPN) : полимер, состоящий из двух
или более сетей, которые хотя бы частично переплетены на молекулярном уровне
но не связаны ковалентно друг с другом и не могут быть разделены без химического
облигации разорваны.
Примечание . Смесь двух или более предварительно сформированных полимерных сеток не является IPN. ^{[ 2 ]}
Полупроникающая полимерная сеть (SIPN) : полимер, содержащий один или
больше сетей и один или несколько линейных или разветвленных полимеров, характеризующихся
проникновение на молекулярном уровне хотя бы в одну из сетей хотя бы некоторыми
линейных или разветвленных макромолекул.
Примечание : Полупроникающие полимерные сетки отличаются от
взаимопроникающие полимерные сети, поскольку составляющие их линейные или разветвленные
полимеры в принципе могут быть отделены от составных полимерных сеток.
не разрывая химических связей; они представляют собой полимерные смеси. ^{[ 3 ]}
Последовательная взаимопроникающая полимерная сеть : Взаимопроникающая полимерная сеть
подготовленный процессом, в котором формируется вторая компонентная сеть
после формирования первой компонентной сети. ^{[ 4 ]}
Последовательная полувзаимопроникающая полимерная сеть : Полувзаимопроникающая
полимерная сетка, полученная с помощью процесса, в котором линейные или разветвленные
компоненты образуются после завершения реакций, приводящих к
формирование сети(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 ).

Существуют полувзаимопроникающие полимерные сети ( СИПН ). ^{[ 6 ]} и псевдовзаимопроникающие полимерные сетки . ^{[ 7 ]}

Для подготовки IPN и SIPN разные компоненты формируются одновременно. ^{[ 8 ]}^{[ 9 ]} или последовательно . ^{[ 10 ]}^{[ 11 ]}

История

Первым известным IPN была комбинация фенолформальдегидной смолы с вулканизированным натуральным каучуком, созданная Джонасом Эйлсвортом в 1914 году. ^{[ 12 ]} Однако это было до появления гипотезы Штаудингера о макромолекулах, и поэтому термины «полимер» или «IPN» еще не использовались. Впервые термин «взаимопроникающие полимерные сетки» 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 ВПС, состоящих как из каучукоподобных, так и из стеклообразных полимеров, наблюдается значительное 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 стеклообразный полимер образует двухнепрерывную фазу внутри эластичной сетки, материал IPN может вести себя как ударопрочный пластик. ^{[ 15 ]}

Морфология

Большинство IPN 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 вместе с длиной цепей между сшивками, и, таким образом, морфология фаз часто определяется плотностью сшивки составляющих сетей. ^{[ 16 ]} Кинетика фазового разделения в ВПС может возникать как в результате зародышеобразования, так и в результате механизмов спинодального распада, при этом первый образует дискретные фазы, подобные дисперсным сферам, а вторые образуют бинепрерывные фазы, подобные соединенным между собой цилиндрам. В отличие от многих типичных процессов разделения фаз, огрублению, при котором длина фаз имеет тенденцию увеличиваться с течением времени, может препятствовать образование поперечных связей в любой сетке. ^{[ 12 ]} Более 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 ВПС, другие характеристики, такие как устойчивость к набуханию в растворителе, также могут сделать ВПС 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 ]}

Ссылки

^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Онлайн-исправленная версия: (2006–) « Взаимопроникающая полимерная сеть ». дои : 10.1351/goldbook.I03117
^ Дженкинс, AD; Краточвил, П.; Степто, РФТ; Сутер, Вашингтон (1996). «Глоссарий основных терминов в науке 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.
^ Дженкинс, AD; Краточвил, П.; Степто, РФТ; Сутер, Вашингтон (1996). «Глоссарий основных терминов в науке 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.
^ 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.
^ 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.
^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Исправленная онлайн-версия: (2006–) « Полупроникающая полимерная сеть ». дои : 10.1351/goldbook.S05598
^ Сперлинг, Л.Х., J. Polymer Sci.: Macromolecular Reviews, Vol. 12, 141–180 (1977)
^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Исправленная онлайн-версия: (2006–) « Одновременная взаимопроникающая полимерная сеть ». два : 10.1351/goldbook.ST07567
^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Исправленная онлайн-версия: (2006–) « Одновременная полупроникающая полимерная сеть ». дои : 10.1351/goldbook.ST07575
^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Онлайн-исправленная версия: (2006–) « Последовательная взаимопроникающая полимерная сеть ». doi : 10.1351/goldbook.ST07566
^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Исправленная онлайн-версия: (2006–) « Последовательная полувзаимопроникающая полимерная сеть ». doi : 10.1351/goldbook.ST07574
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Американское химическое общество. Встреча (202-я: 1991 г.: Нью-Йорк, штат Нью-Йорк) (1994 г.). Взаимопроникающие полимерные сети . Клемпнер, Дэниел, 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 . OCLC 28337384 . {{cite book}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
^ 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 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с 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 .
^ Jump up to: ^а ^б 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 .
^ 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..671Д . дои : 10.1021/ma60052a029 . ISSN 0024-9297 .
^ 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 .
^ Микро- и наноструктурированные взаимопроникающие полимерные сети: от проектирования к применению . Томас, Сабу. Хобокен. 03.03.2016. ISBN 978-1-119-13895-2 . OCLC 933219019 . {{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) CS1 maint: другие ( ссылка )

[1] ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Онлайн-исправленная версия: (2006–) « Взаимопроникающая полимерная сеть ». дои : 10.1351/goldbook.I03117

[2] Дженкинс, AD; Краточвил, П.; Степто, РФТ; Сутер, Вашингтон (1996). «Глоссарий основных терминов в науке 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 науке 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 ». два : 10.1351/goldbook.ST07567

[9] ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Исправленная онлайн-версия: (2006–) « Одновременная полупроникающая полимерная сеть ». дои : 10.1351/goldbook.ST07575

[10] ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Онлайн-исправленная версия: (2006–) « Последовательная взаимопроникающая полимерная сеть ». doi : 10.1351/goldbook.ST07566

[11] ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Исправленная онлайн-версия: (2006–) « Последовательная полувзаимопроникающая полимерная сеть ». doi : 10.1351/goldbook.ST07574

[:0-12] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Американское химическое общество. Встреча (202-я: 1991 г.: Нью-Йорк, штат Нью-Йорк) (1994 г.). Взаимопроникающие полимерные сети . Клемпнер, Дэниел, 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 . OCLC 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 .

[:1-14] Jump up to: ^а ^б ^с 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 .

[:2-15] Jump up to: ^а ^б 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..671Д . 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 проектирования к применению . Томас, Сабу. Хобокен. 03.03.2016. ISBN 978-1-119-13895-2 . OCLC 933219019 . {{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) CS1 maint: другие ( ссылка )

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]