Προσρόφηση πολυμερών

Η προσρόφηση είναι η προσκόλληση ιόντων ή μορίων στην επιφάνεια μιας άλλης φάσης. Η προσρόφηση μπορεί να συμβεί μέσω φυσικορρόφησης και χημειορόφησης.Τα ιόντα και τα μόρια μπορούν να προσροφηθούν σε πολλούς τύπους επιφανειών, συμπεριλαμβανομένων των πολυμερών επιφανειών.Ένα πολυμερές είναι ένα μεγάλο μόριο που αποτελείται από επαναλαμβανόμενες υπομονάδες συνδεδεμένες μεταξύ τους με ομοιοπολικούς δεσμούς.Η προσρόφηση ιόντων και μορίων σε πολυμερείς επιφάνειες παίζει ρόλο σε πολλές εφαρμογές όπως: βιοϊατρικές, δομικές και επικαλύψεις.

ΠολυμερέςΟι επιφάνειες διαφέρουν από τις μη πολυμερείς επιφάνειες στο ότι οι υπομονάδες που αποτελούν την επιφάνεια είναι ομοιοπολικά συνδεδεμένες μεταξύ τους.Οι μη πολυμερείς επιφάνειες μπορούν να συνδεθούν με ιοντικούς δεσμούς, μεταλλικούς δεσμούς ή διαμοριακές δυνάμεις (IMFs).Σε ένα σύστημα δύο συστατικών, οι μη πολυμερείς επιφάνειες σχηματίζονται όταν απαιτείται θετική καθαρή ποσότητα ενέργειας για να σπάσουν οι αλληλεπιδράσεις και να σχηματιστούν μη αυτοαλληλεπιδράσεις.Επομένως, η ενέργεια της ανάμειξης είναι θετική.Αυτή η ποσότητα ενέργειας, όπως περιγράφεται από τη διεπιφανειακή τάση, ποικίλλει για διαφορετικούς συνδυασμούς υλικών.Ωστόσο, με τις πολυμερείς επιφάνειες, οι υπομονάδες συνδέονται ομοιοπολικά μεταξύ τους και η κύρια φάση της στερεάς επιφάνειας δεν επιτρέπει την άμεση μέτρηση της επιφανειακής τάσης.Οι διαμοριακές δυνάμεις μεταξύ των μεγάλων μορίων πολυμερούς είναι δύσκολο να υπολογιστούν και δεν μπορούν να προσδιοριστούν τόσο εύκολα όσο οι επιφανειακές μοριακές αλληλεπιδράσεις μη πολυμερούς.[2]Οι ομοιοπολικά συνδεδεμένες υπομονάδες σχηματίζουν μια επιφάνεια με διαφορετικές ιδιότητες σε σύγκριση με τις μη πολυμερείς επιφάνειες.Μερικά παραδείγματα επιφανειών πολυμερούς περιλαμβάνουν: πολυβινυλοχλωρίδιο (PVC), νάιλον, πολυαιθυλένιο (PE) και πολυπροπυλένιο (PP).Οι επιφάνειες πολυμερών έχουν αναλυθεί χρησιμοποιώντας μια ποικιλία τεχνικών, όπως: ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης, μικροσκοπία σάρωσης σήραγγας και φασματοσκοπία υπερύθρων.

Διαφορετικές επιφάνειες πολυμερών έχουν διαφορετικές πλευρικές αλυσίδες στα μονομερή τους που μπορούν να φορτιστούν λόγω της προσρόφησης ή της διάστασης των προσροφημένων.Για παράδειγμα, το σουλφονικό πολυστυρένιο έχει μονομερή που περιέχουν αρνητικά φορτισμένες πλευρικές αλυσίδες που μπορούν να προσροφήσουν θετικά φορτισμένα προσροφητικά.Το σουλφονικό πολυστυρένιο θα προσροφήσει περισσότερο θετικά φορτισμένο προσροφητικό παρά αρνητικά φορτισμένο.Αντίθετα, για ένα πολυμερές που περιέχει θετικά φορτισμένες πλευρικές αλυσίδες, όπως το χλωριούχο πολυ(διαλλυλδιμεθυλαμμώνιο), τα αρνητικά φορτισμένα προσροφητικά θα έλκονται έντονα.

Κατασκευαστικός

Προηγμένα σύνθετα πολυμερή:Τα προηγμένα πολυμερή σύνθετα χρησιμοποιούνται στην ενίσχυση και αποκατάσταση παλαιών κατασκευών.Αυτά τα προηγμένα σύνθετα υλικά μπορούν να κατασκευαστούν χρησιμοποιώντας πολλές διαφορετικές μεθόδους, όπως προεμποτισμό, ρητίνη, έγχυση, περιέλιξη νήματος και εξώθηση.Τα προηγμένα πολυμερή σύνθετα υλικά χρησιμοποιούνται σε πολλές κατασκευές αεροπλάνων και η μεγαλύτερη αγορά τους είναι η αεροδιαστημική και η άμυνα.

Πολυμερή ενισχυμένα με ίνες:Τα πολυμερή ενισχυμένα με ίνες (FRP) χρησιμοποιούνται συνήθως από πολιτικούς μηχανικούς στις κατασκευές τους.Τα FRP ανταποκρίνονται γραμμικά-ελαστικά στην αξονική τάση, καθιστώντας τα ένα εξαιρετικό υλικό για τη συγκράτηση ενός φορτίου.Τα FRP είναι συνήθως σε σχηματισμό πολυστρωματικού υλικού με κάθε έλασμα να έχει ίνες μονής κατεύθυνσης, συνήθως άνθρακα ή γυαλί, ενσωματωμένες σε ένα στρώμα από ελαφρύ πολυμερές υλικό μήτρας.Τα FRP έχουν μεγάλη αντοχή στην περιβαλλοντική έκθεση και μεγάλη αντοχή.

Πολυτετραφθοροαιθυλένιο:Το πολυτετραφθοροαιθυλένιο (PTFE) είναι ένα πολυμερές που χρησιμοποιείται σε πολλές εφαρμογές, όπως αντικολλητικές επικαλύψεις, προϊόντα ομορφιάς και λιπαντικά.Το PTFE είναι ένα υδρόφοβο μόριο που αποτελείται από άνθρακα και φθόριο.Οι δεσμοί άνθρακα-φθορίου κάνουν το PTFE να είναι ένα υλικό χαμηλής τριβής, ευνοϊκό σε περιβάλλοντα υψηλής θερμοκρασίας και ανθεκτικό σε ρωγμές λόγω πίεσης.Αυτές οι ιδιότητες κάνουν το PTFE να είναι μη αντιδραστικό και να χρησιμοποιείται σε ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών.

Προσρόφηση πολυμερών σε πορώδη μέσα:Η φυσική προσρόφηση και η μηχανική παγίδευση είναι δύο κύριες αιτίες κατακράτησης πολυμερών σε πορώδη μέσα.Η χαμηλή κατακράτηση πολυμερούς στη δεξαμενή είναι απαραίτητη για την επιτυχία μιας λειτουργίας EOR πολυμερούς.