Polümeeri adsorptsioon

Adsorptsioon on ioonide või molekulide adhesioon mõne teise faasi pinnale. Adsorptsioon võib toimuda füsiorptsiooni ja kemisorptsiooni teel.Ioonid ja molekulid võivad adsorbeeruda mitut tüüpi pindadele, sealhulgas polümeerpindadele.Polümeer on suur molekul, mis koosneb korduvatest subühikutest, mis on omavahel seotud kovalentsete sidemetega.Ioonide ja molekulide adsorptsioon polümeerpindadele mängib rolli paljudes rakendustes, sealhulgas: biomeditsiinilised, struktuurilised ja pinnakatted.

Polümeerpinnad erinevad mittepolümeersetest pindadest selle poolest, et pinna moodustavad subühikud on omavahel kovalentselt seotud.Mittepolümeersed pinnad võivad olla seotud ioonsidemete, metallisidemete või molekulidevaheliste jõududega (IMF).Kahekomponendilises süsteemis moodustuvad mittepolümeersed pinnad, kui on vaja positiivset netoenergiat, et katkestada omavahelised vastasmõjud ja moodustada mitte-iseinteraktsioone.Seetõttu on segamise energia positiivne.See energiahulk, mida kirjeldab liideste pinge, on erinevate materjalide kombinatsioonide puhul erinev.Polümeerpindade puhul on aga subühikud omavahel kovalentselt seotud ja tahke pinna massifaas ei võimalda pindpinevust otse mõõta.Suurte polümeermolekulide vahelisi molekulidevahelisi jõude on raske arvutada ja neid ei saa määrata nii lihtsalt kui mittepolümeerse pinna molekulaarseid interaktsioone.[2]Kovalentselt seotud alaühikud moodustavad pinna, millel on erinevad omadused võrreldes mittepolümeersete pindadega.Mõned näited polümeerpindadest on: polüvinüülkloriid (PVC), nailon, polüetüleen (PE) ja polüpropüleen (PP).Polümeeride pindu on analüüsitud mitmesuguste tehnikate abil, sealhulgas: skaneeriv elektronmikroskoopia, skaneeriv tunnelmikroskoopia ja infrapunaspektroskoopia.

Erinevatel polümeerpindadel on monomeeridel erinevad külgahelad, mis võivad adsorbaatide adsorptsiooni või dissotsiatsiooni tõttu laetuda.Näiteks polüstüreensulfonaadil on monomeerid, mis sisaldavad negatiivselt laetud külgahelaid, mis võivad adsorbeerida positiivselt laetud adsorbaate.Polüstüreensulfonaat adsorbeerib positiivselt laetud adsorbaate rohkem kui negatiivselt laetud.Ja vastupidi, positiivselt laetud külgahelaid sisaldava polümeeri puhul, nagu polü(diallüüldimetüülammooniumkloriid), tõmbavad negatiivselt laetud adsorbaadid tugevalt ligi.

Struktuurne

Täiustatud polümeerkomposiidid:Täiustatud polümeerkomposiite kasutatakse vanade konstruktsioonide tugevdamisel ja taastamisel.Neid täiustatud komposiite saab valmistada paljude erinevate meetodite abil, sealhulgas prepreg, vaik, infusioon, hõõgniidi mähis ja pultrusioon.Täiustatud polümeerkomposiite kasutatakse paljudes lennukikonstruktsioonides ja nende suurim turg on kosmose- ja kaitsevaldkonnas.

Kiududega tugevdatud polümeerid:Ehitusinsenerid kasutavad oma konstruktsioonides tavaliselt kiududega tugevdatud polümeere (FRP).FRP-d reageerivad lineaarselt elastselt aksiaalsele pingele, muutes need suurepäraseks materjaliks koormuse hoidmiseks.FRP-d on tavaliselt laminaadi kujul, kusjuures igal kihil on ühesuunalised kiud, tavaliselt süsinik või klaas, mis on põimitud kerge polümeermaatriksmaterjali kihti.FRP-del on suurepärane vastupidavus keskkonnamõjudele ja suur vastupidavus.

Polütetrafluoroetüleen:Polütetrafluoroetüleen (PTFE) on polümeer, mida kasutatakse paljudes rakendustes, sealhulgas mittenakkuvates kattekihtides, ilutoodetes ja määrdeainetes.PTFE on hüdrofoobne molekul, mis koosneb süsinikust ja fluorist.Süsinik-fluori sidemete tõttu on PTFE madala hõõrdumisega materjal, mis soodustab kõrge temperatuuriga keskkonda ja on vastupidav pingepragudele.Nende omaduste tõttu on PTFE mittereaktiivne ja seda kasutatakse paljudes rakendustes.

Polümeeri adsorptsioon poorses keskkonnas:Füüsiline adsorptsioon ja mehaaniline kinnijäämine on kaks peamist põhjust polümeeri kinnipidamiseks poorses keskkonnas.Polümeeri madal peetus reservuaaris on polümeeri EOR-operatsiooni õnnestumiseks hädavajalik.