Иономеры

Ключевые слова
ион

Автор Грег Бруст
Иономер, как вы можете догадаться из названия, это полимер, содержащий ионы. (А ион, как вы, возможно, помните, это атом, обладающий электрическим зарядом, либо положительным [+], либо отрицательным [-].) Но иономер - это нечто большее, чем просто полимер с ионными группами. Мы называем любой обычный полимер с ионными группами полиэлектролитом. Но иономер является особым видом полиэлектролита. Во-первых, иономеры являются сополимером. Они содержат как неионные повторяющиеся звенья, так и небольшое количество звеньев, в состав которых входят ионы. Что значит небольшое? Ионные группы составляют менее 15% всего полимера.

Прекрасно. Но Вы говорите абстрактно.
Почему бы Вам не показать мне настоящий живой иономер, а?

Пожалуйста, если вы настаиваете.

Одним из примеров иномера является сополимер этилена и метакриловой кислоты. Этот полимер является натриевой или цинковой солью (что, собственно, и обеспечивает появление ионов) сополимера, полученного из этилена и метакриловой кислоты.

Если вы хотите посмотреть на него в виде трехмерной модели, нажмите сюда.

Возникающее притяжение между ионами разной полярности весьма сильно влияет на свойства полимера. Давайте посмотрим на то, как ведет себя иономер.

В иономере неполярные цепочки сгруппированы вместе, а полярные ионные группы притягиваются друг к другу. Ионные группы стремятся забраться отдельно в маленький уголок, но поскольку они соединены в полимерную цепочку, то им не удается этого сделать. Это приводит к тому, что термопластичные иономеры ведут себя весьма похоже на то, как это делают сшитые полимеры или блок-сополимеры. Посмотрите.

Однако, иономеры не являются сшитыми полимерами. На самом деле они являются разновидностью термопластиков, называемой обратимо сшитыми полимерами. При нагревании ионные группы лишаются свойства притяжения друг к другу, поэтому цепочки могут свободно двигаться друг относительно друга. При увеличении температуры цепочки начинают двигаться все быстрее, поэтому ионные группы уже не могут оставаться собранными в кучки. Это позволяет полимеру проявлять свойства эластомера и легко подвергаться обработке, как термопластик. Иономеры поэтому иногда называют термопластичными эластомерами. Вы только представьте себе такое!

Пока мы говорили только веществах, называемых случайными иономерами. В случайных иономерах ионные группы присоединены к основной цепочке через случайно меняющиеся интервалы. Однако, существует и несколько других типов иономеров.

Другим применением иономеров является создание полупроницаемых мембран. Полупроницаемая мембрана - это очень тонкий слой вещества, который дает возможность некоторым веществам проходить сквозь него, тогда как другие остаются внутри. Мембраны, сделанные из иономеров, имеют специальное название: ионно-селективные мембраны. Работа таких ионно-селективных мембран состоит в том, что они пропускают воду и задерживают ионы металлов.

Это прекрасно,
но какое отношение все это имеет ко мне?

Я скажу вам. Вы ведь любите пить чистую воду? Конечно, все любят. Эти ион-селективные мембраны уменьшают в сточных водах концентрацию ионов металлов, например, ионов свинца, которые никто из нас пить не любит, до уровня, установленного Агенством по Охране Окружающей Среды (EPA, Environmental Protection Agency). Полимеры работают для того, чтобы наш мир стал лучше и чище. Как вам это может понравиться? Эти мембраны могут выделять ценные металлы из слабых растворов, удалять цинк из сточных вод текстильных предприятий и смягчать солоноватую воду.

Один конкретный тип ионно-селективной мембраны делается из иономера перфторсульфоната, который фирма ДюПонт называет Нафион (Nafion). Все перфторсульфонатные иономеры обладают выдающейся химической и термической устойчивостью, а также способностью поглощать невероятно большие количества воды. Мембраны из Нафиона могут быть выполнены в форме пленок или труб, которые можно применять во многих опасных производствах с участием едких веществ. Некоторые из этих производств включают производство хлора, восстановление использованных кислот, разделение при химической обработке, а также в топливных ячейках и при электродиализе.

Вернуться в директорию Третьего Уровня

Вернуться в основную директорию Макрогалереи

Авторское Право ©1995,1996 | Факультет Науки о Полимерах | Университет Южного Миссисипи