Polymeradsorption

Adsorption ist die Adhäsion von Ionen oder Molekülen an der Oberfläche einer anderen Phase. Adsorption kann über Physisorption und Chemisorption erfolgen.Ionen und Moleküle können an vielen Arten von Oberflächen adsorbieren, einschließlich Polymeroberflächen.Ein Polymer ist ein großes Molekül, das aus sich wiederholenden Untereinheiten besteht, die durch kovalente Bindungen miteinander verbunden sind.Die Adsorption von Ionen und Molekülen an Polymeroberflächen spielt in vielen Anwendungen eine Rolle, darunter: biomedizinische, strukturelle und Beschichtungen.

PolymerOberflächen unterscheiden sich von nicht-polymeren Oberflächen dadurch, dass die Untereinheiten, aus denen die Oberfläche besteht, kovalent aneinander gebunden sind.Nichtpolymere Oberflächen können durch Ionenbindungen, Metallbindungen oder intermolekulare Kräfte (IMFs) gebunden werden.In einem Zweikomponentensystem bilden sich nicht-polymere Oberflächen, wenn eine positive Nettoenergiemenge erforderlich ist, um Selbstwechselwirkungen aufzubrechen und Nicht-Selbstwechselwirkungen zu bilden.Daher ist die Mischenergie positiv.Diese durch die Grenzflächenspannung beschriebene Energiemenge variiert je nach Materialkombination.Bei Polymeroberflächen sind die Untereinheiten jedoch kovalent miteinander verbunden und die Volumenphase der festen Oberfläche ermöglicht keine direkte Messung der Oberflächenspannung.Die intermolekularen Kräfte zwischen den großen Polymermolekülen sind schwer zu berechnen und können nicht so einfach bestimmt werden wie die molekularen Wechselwirkungen auf der Oberfläche von Nichtpolymeren.[2]Die kovalent gebundenen Untereinheiten bilden eine Oberfläche mit anderen Eigenschaften als nicht-polymere Oberflächen.Einige Beispiele für Polymeroberflächen sind: Polyvinylchlorid (PVC), Nylon, Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP).Polymeroberflächen wurden mit einer Vielzahl von Techniken analysiert, darunter Rasterelektronenmikroskopie, Rastertunnelmikroskopie und Infrarotspektroskopie.

Verschiedene Polymeroberflächen haben unterschiedliche Seitenketten an ihren Monomeren, die durch die Adsorption oder Dissoziation von Adsorbaten geladen werden können.Beispielsweise enthält Polystyrolsulfonat Monomere mit negativ geladenen Seitenketten, die positiv geladene Adsorbate adsorbieren können.Polystyrolsulfonat adsorbiert mehr positiv geladenes Adsorbat als negativ geladenes.Umgekehrt werden negativ geladene Adsorbate bei einem Polymer, das positiv geladene Seitenketten enthält, wie z. B. Poly(diallyldimethylammoniumchlorid), stark angezogen.

Strukturell

Fortschrittliche Polymerverbundwerkstoffe:Fortschrittliche Polymerverbundwerkstoffe werden zur Verstärkung und Sanierung alter Bauwerke eingesetzt.Diese fortschrittlichen Verbundwerkstoffe können mit vielen verschiedenen Methoden hergestellt werden, darunter Prepreg, Harz, Infusion, Filamentwicklung und Pultrusion.Fortschrittliche Polymerverbundwerkstoffe werden in vielen Flugzeugstrukturen verwendet und ihr größter Markt ist die Luft- und Raumfahrt sowie die Verteidigung.

Faserverstärkte Polymere:Faserverstärkte Polymere (FRP) werden häufig von Bauingenieuren in ihren Strukturen verwendet.FVK reagieren linear-elastisch auf axiale Belastung, was sie zu einem hervorragenden Material zum Halten einer Last macht.FRPs liegen normalerweise in einer Laminatformation vor, wobei jede Schicht unidirektionale Fasern, typischerweise Kohlenstoff oder Glas, aufweist, die in eine Schicht aus leichtem Polymermatrixmaterial eingebettet sind.FVK weisen eine hohe Beständigkeit gegenüber Umwelteinflüssen und eine lange Haltbarkeit auf.

Polytetrafluorethylen:Polytetrafluorethylen (PTFE) ist ein Polymer, das in vielen Anwendungen verwendet wird, darunter Antihaftbeschichtungen, Schönheitsprodukte und Schmiermittel.PTFE ist ein hydrophobes Molekül, das aus Kohlenstoff und Fluor besteht.Kohlenstoff-Fluor-Bindungen sorgen dafür, dass PTFE ein reibungsarmes Material ist, das sich für Umgebungen mit hohen Temperaturen eignet und spannungsrissbeständig ist.Aufgrund dieser Eigenschaften ist PTFE nicht reaktiv und wird in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt.

Polymeradsorption in porösen Medien:Physikalische Adsorption und mechanischer Einschluss sind zwei Hauptursachen für die Polymerretention in porösen Medien.Eine geringe Polymerretention im Reservoir ist für den Erfolg einer Polymer-EOR-Operation von entscheidender Bedeutung.