(Cd(CN)2)的结构,突显互穿结构。蓝色是一个Cd(CN)2子结构,红色是另一个Cd(CN)2子结构。]]
互穿聚合物網絡 (Interpenetrating polymer network, IPN) 是一種由两个以上网络的聚合物部分交錯,但彼此沒有共價鍵結的網絡。除非化學鍵被打破,否則網路無法分離。網路可以想像成纏結在一起,無法拉開,但彼此之間沒有任何化學鍵結合。
{{Quote box|title=IUPAC definition|quote=Interpenetrating polymer network (IPN): A polymer comprising two
or more networks which are at least partially interlaced on a molecular scale
but not covalently bonded to each other and cannot be separated unless chemical
bonds are broken.
Note: A mixture of two or more pre-formed polymer networks is not an IPN.
Semi-interpenetrating polymer network (SIPN): A polymer comprising one or
more networks and one or more linear or branched polymer(s) characterized by the
penetration on a molecular scale of at least one of the networks by at least some
of the linear or branched macromolecules.
Note: Semi-interpenetrating polymer networks are distinguished from
interpenetrating polymer networks because the constituent linear or branched
polymers can, in principle, be separated from the constituent polymer network(s)
without breaking chemical bonds; they are polymer blends.
Sequential semi-interpenetrating polymer network: *Semi-interpenetrating
polymer network* prepared by a process in which the linear or branched
components are formed following the completion of the reactions that lead to
the formation of the network(s) or vice versa.和伪互穿聚合物网络(pseudo-interpenetrating polymer networks)。
制备IPN和SIPN,可通过不同组分同时形成或依次形成。
历史
第一个已知的互穿聚合物网络是1914年由乔纳斯·艾尔斯沃思(Jonas Aylsworth)制造的酚醛树脂与硫化天然橡胶的组合。然而,这是在斯陶丁格提出大分子假说之前,因此当时尚未使用“聚合物”或“IPN”这些术语。1960年,J.R. Millar首次在讨论磺化和未磺化的苯乙烯-二乙烯基苯共聚物网络时引入了“互穿聚合物网络”这一术语。
机械性能
分子间的混合往往会使某些互穿聚合物网络材料的玻璃化转变区域比其组分聚合物更宽。由于具有相对恒定且较高的相位角,这一独特特性使得IPN材料在宽温度和频率范围内表现出优异的机械阻尼性能。在由橡胶状和玻璃状聚合物组成的IPN中,与其组成的聚合物相比,可以观察到显著的增韧效果。当玻璃状成分形成离散的、不连续的相时,连续橡胶状相的弹性本质能够得到保持,同时增加了材料的整体韧性和断裂伸长率。另一方面,当玻璃状聚合物在橡胶状网络中形成双连续相时,IPN材料则可能表现为抗冲击塑料。
形态学
大多数互穿聚合物网络(IPN)在分子尺度上并没有完全互穿,而是形成了小的分散相或双连续相形态,其特征长度约为几十纳米。与许多典型的相分离过程相反,由于任一网络中交联点的形成,粗化过程(即相的长度尺度随着时间的推移而增大)可能会受到阻碍。
应用
互穿聚合物网络已被用于汽车零部件(包括现代汽车烤漆)、阻尼材料、医疗设备、模塑料和工程塑料中。
参考
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