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离聚物的概述及其应用领域

离聚物 (英文名:An ionomer) 是由电中性重复单元和电离单元的重复单元组成的聚合物,这些重复单元共价键合到聚合物主链作为侧基部分。

IUPAC定义

离聚物:由离聚物分子组成的聚合物。

离聚物分子:一种大分子,其中一小部分但显着比例的结构单元具有可电离或离子基团,或两者都有。

离聚物具有独特的物理特性,包括电导率和粘度——离聚物溶液粘度随温度升高而增加(参见导电聚合物)。离聚物还具有独特的形态特性,因为非极性聚合物主链与极性离子基团在能量上不相容。因此,大多数离聚物中的离子基团将进行微相分离以形成富含离子的域。

应用领域

通过将金属离子络合到聚合物基体中,离聚物系统的强度和韧性增加。一些使用离聚物来增加整个系统韧性的应用包括涂料、粘合剂、冲击改性和热塑性塑料。离聚物涂层提高了高尔夫球的韧性、空气动力学和耐用性,延长了它们的使用寿命。离聚物还可以与树脂混合以增加内聚强度而不降低树脂的整体粘性,从而为各种应用创造压敏粘合剂,包括水基或溶剂基粘合剂。使用聚(乙烯-甲基丙烯酸)链的离聚物由于其透明性、韧性、柔韧性、抗染色性、高透气性和低密封温度,也可用于薄膜包装。这些品质也转化为对在食品包装材料中使用离聚物的高需求。

随着将离子添加到聚合物链的一定百分比,离聚物的粘度增加。这种行为可以使离聚物成为钻井液应用的良好增粘材料,其中系统处于低剪切速率。使用离聚物增加系统的粘度有助于防止钻井液中的剪切稀化行为,尤其是在较高的操作温度下。

另一项应用包括离聚物提高聚合物共混物相容性的能力。这种现象是由热力学驱动的,是通过在存在金属离子的情况下越来越有利的官能团之间引入特定相互作用来实现的。混溶性不仅可以通过两种不同聚合物上的官能团之间越来越有利的反应来驱动,而且还可以通过离聚物中存在的中性和离子物质之间的强烈排斥相互作用来驱动,这可以驱动这些物质之一与共混物中其他聚合物的种类。一些离聚物已用于形状记忆应用,这意味着材料具有固定的形状,可以使用高于临界温度的外部应力重新形成并冷却,然后在高于临界温度时恢复原始形状并允许在没有外部应力的情况下冷却.离聚物可以形成化学和物理交联,可以在中等加工温度下轻松改性,密度低于形状记忆合金,并且具有更高的生物相容性,可用于生物医学设备。

离聚物近期的一些应用包括在各种电力和能源应用中用作离子选择性膜。例子包括用于燃料电池的阳离子交换膜,它只允许质子或特定离子穿过膜,聚合物电解质膜 (PEM) 水电解器优化膜表面催化剂的均匀涂层,氧化还原液流电池分离器,电渗析,其中离子使用离聚物膜在溶液之间传输,以及电化学氢压缩机以增加膜的强度以抵抗压缩机内可能发生的压差。