Az ionomer egy olyan polimer , amely nemionos ismétlődő csoportokat és kis számú csoportot, köztük ionokat is tartalmaz, kovalensen kapcsolva a polimer bázishoz függő csoportok fragmentumai formájában . Általában a csoportok 10-15%-a ionizált. Az ionizált részecskéket gyakran karbonsavaknak nevezik . [egy]
A polimer ionomerként való besorolása az ionos csoportok szubsztitúciós szintjétől, valamint attól függ, hogy az ionos csoportok hogyan épülnek be a polimer szerkezetébe. Például a polielektrolitok is tartalmaznak ionos csoportokat, amelyek kovalensen kötődnek a polimer vázához, de az ionos csoportok moláris szubsztitúciója sokkal magasabb (általában 80% feletti); Az ionének olyan polimerek, amelyekben az ionos csoportok a tényleges polimer váz részét képezik. Az ionos polimerek e két osztálya nagyon eltérő morfológiai és fizikai tulajdonságokkal rendelkezik, ezért nem tekinthetők ionomereknek.
Az ionomerek egyedi fizikai tulajdonságokkal rendelkeznek, beleértve az elektromos vezetőképességet és a viszkozitást – az ionomer oldat viszkozitásának növekedése a hőmérséklet emelkedésével (lásd: elektromosan vezető polimerek ). Az ionomerek egyedi morfológiai tulajdonságokkal is rendelkeznek - például egy nem poláris polimer bázis energetikailag összeférhetetlen a poláris ionos csoportokkal. Ennek eredményeként a legtöbb ionomer ionos csoportjai mikrofázisú szétváláson mennek keresztül, és így ionban gazdag domének jönnek létre.
Az ionomerek kereskedelmi alkalmazásai közé tartoznak például a részben áteresztő membránok , tömítőszalagok és hőre lágyuló elasztomerek. Az ionomerek példái a polisztirol-szulfonátok, Nafion.
Az ionomer szintézise általában két lépésből áll: savas csoportok bevitele a polimer bázisba, és egyes savas csoportok fémkationokkal történő semlegesítése. Nagyon ritka esetekben a bevitt csoportokat előzőleg fémkationokkal semlegesítik. Az első lépés (savcsoportok bevitele) kétféleképpen történhet; a semleges nemionos monomer kopolimerizálható olyan monomerrel, amely függő savas csoportokat tartalmaz, vagy olyan savcsoportokat, amelyek hozzáadhatók a nemionos polimerhez a reakció utáni változtatások során. Például az etilén-metakrilsavat és a szulfonált perfluor-szénhidrogéneket (Nafion) kopolimerizációval, míg a polisztirol-szulfonátot a reakció utáni változtatásokkal szintetizálják.
A Surlyn a DuPont által létrehozott ionomer gyanta márkaneve . Ez etilén és metakrilsav kopolimerje , amelyet bevonó- és csomagolóanyagként használnak. A DuPont nátriumsó hozzáadásával semlegesíti a savat NaOH-val. Az etilén-metakrinsav ionomer kristályai kettős olvadáspontot mutatnak. [2]
A fémionok polimer mátrixba való bejuttatása miatt az ionomer rendszer szilárdsága és szilárdsága megnő. Azok a termékek, amelyekben ionomereket használtak a teljes rendszer szilárdságának növelésére, közé tartoznak a bevonatok, ragasztók, nagy ütésállóságú termékek és hőre lágyuló műanyagok. Az egyik leghíresebb példa a Surline használata a golflabdák külső rétegében. Az ionomer bevonat javítja a golflabdák szilárdságát, aerodinamikáját és tartósságát, meghosszabbítva élettartamukat. Az ionomerek gyantákkal is keverhetők a szilárdság növelése érdekében, anélkül, hogy csökkentenék a gyanta általános ragadósságát, így nyomásérzékeny ragasztók jönnek létre különféle alkalmazásokhoz, beleértve a víz- vagy oldószeralapú ragasztókat is. [3]