离子交联聚合物

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简介

离子交联聚合物又称离聚体,就是分子链上连接有一定量无机盐基的聚合物,一般定义为含10%(mol)以下离子基团的 碳氢聚合物或全氟化碳聚合物。它与聚电解质不同之处在于后者含有大大超过10%(mol)离子基团的聚合物。

详细说明

与均相聚合物不同,离子交换聚合物内由于离子基团的相互作用二在非极性聚合物基体中生成富有离子的聚集体。这种离子的相互作用对聚合物的性质和应用有强烈的影响,从而广泛地加以研究和开发。

与非极性聚合物主链化学结合的离子基团相互作用或发生缔合,在非聚合物基体内生成富有离子的区域。

这种离子相互作用及其引起的聚合物性质的变化,主要依赖于5个因素:1.聚合物主链的性质(塑料或弹性体);2. 离子官能度(离子含量),一般为0~10%(mol);3. 离子基团的种类(羧基、磺酸基或膦酸基);4. 中和度0~100%;5.阳离子的种类(胺、1价或2价金属离子)

历史发展

在50年代初,Goodrich公司首先介绍了第一种含有离子作用的弹性体Hycar——丁二烯-丙烯腈-丙烯酸共聚物。这类共聚物可以用氧化锌或其他锌盐中和,并在升温条件下塑化,以破坏离子缔合。这种经中和得到的离聚体,与起始共聚物比较,有较高的拉伸强度和改进的粘接性。

60年代中期,杜邦公司生产了一种名为Surlyn的离聚体塑料,是用纳或锌部分中和的乙烯-甲基丙烯酸共聚物。这种改性的聚乙烯比一般聚乙烯具有更好的抗张强度和透明度。这一进展促进了在这一领域中蓬勃开展的研究工作,如离聚体的结构、粘弹性等。

近年来,研究和开发了新的一系列具有各种性能和用途的离聚体,特别是杜邦公司发明的全氟化磺化离聚体Nation以及Exxon公司的一种新的热塑性橡胶磺化三元乙丙橡胶离聚体,还有日本Asahi玻璃公司的全氟羧酸基离聚体Flemion。

分类

离聚体发展至今已有很多种:

以离子基团分,有羧基离聚体、磺酸基离聚体及膦酸基离聚体等;

以基体主链分,有聚乙烯、 聚苯乙烯、 聚丁二烯、 全氟乙烯、遥爪羧基聚丁二烯、遥爪硫酸基氢化聚丁二烯、 乙丙橡胶、 丁基橡胶、 丁苯橡胶、聚环戊烯等;

以用途分,有塑料(Surlyn)、橡胶(Hycar)、热塑性橡胶(磺化乙丙橡胶离聚体、磺化丁基橡胶离聚体)、多功能膜(Nation,Flemion)等。

应用

离聚体根据其聚合物主链及离子基团等不同,有各种不同的用途。例如乙烯-甲基丙烯酸离聚体是一种透明度高、拉伸强度大、熔融粘度高、坚韧、耐磨、耐油的塑料,在低剪应力下有高的熔融粘度大大下降。这有利于挤出、吹塑等成型及热封。这种离聚体塑料已广泛用于包装薄膜(包括热封复合包装袋、食品真空包装及电子元件包装等)、运动物品(如旱冰鞋轮)以及汽车部件(如保险杆护垫)等。

磺化乙丙橡胶离聚体是一种比SBS耐热及耐老化的热塑性橡胶。它可以冲油及充填料。加工时用硬脂酸锌作增塑剂,通过各种塑料加工设备制得一系列弹性制品,如鞋底、砑光薄片、橡胶管等,还可以作粘合剂及塑料改性剂。低磺化度的乙丙橡胶离聚体都可作为油基钻井液的增粘剂,提高润滑油粘度指数和抗氧性的润滑油添加剂、污水除油剂、热增稠剂和回收石油的胶凝剂。

全氟化磺酸基离聚体及全氟化羧酸基离聚体有突出的化学稳定性,热稳定性及吸水能力,可用于有机及无机电化学过程中的渗透膜,例如用于氯碱工业、燃料电池、电渗析、废酸回收及选择性渗透分离,还可用作离子选择性膜以降低废水中的金属离子含量及回收贵重金属。

离聚体还有一个用途是将沥青用顺酐或SO3-三甲胺配合物处理,得到化学改性产物,再用适当的氧化物或碱反应,制得沥青离聚体。这种离聚体可用作铺地面材料,在润湿时仍保持高强度。

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