Table of Contents

מבוא: מדוע טכניקת פולימריזציה חשובה עבור Surface ו- Adhesion Properties

תוספות פולימרים - כגון פוליאתילן, פוליפרופילן, פוליסטיילרין, ופולי (methyl methacrylate) - הם כלולים בחומרים מודרניים.קלם של סינתזוזיס, עלות נמוכה, ונכסים מכניים טונהיים גורמים להם הכרחיים באריזות, חלקי רכב, מכשירים רפואיים, ציפויים מגן.

טכניקת פולימריזציה המשמשת ליצירת הפולימרים ישירות משפיעה על הארכיטקטורה המולקולרית שלה, התפלגות אורך שרשרת, כימיה מקצה-קבוצה, ו - והכי חשוב - את הטופוגרפיה והטרוגניות הכימית.גורמים אלה באופן קולקטיבי מכתיבים את האנרגיה של פני השטח של פולימר ואת היכולת שלה ליצור מפרקי דבק. מאמר זה בוחן כיצד שיטות תוספת נפוצות - נורמה, פתרון, השעיה, ו emulsion - פני כדור הארץ, וספקת משקל, קידוד עבור יישומים אופטימליים עבור מתודולוגיה.

מקורות של תוספת פולימרים ואנרגיה על פני השטח

מה הם תוספת פולימרים?

פולימרים נוספים נוצרים על ידי פולימריזציה של שרשרת, שבו מונומרים בלתי רוויים (בדרך כלל ויניל מונומרים) להוסיף בהצלחה רדיקלים, שבץ, או ion. בניגוד פולימרים condensation, לא מולקולות קטנות משוחררים במהלך ה propagation.התוצאה של מאקרומולקולטים ארוכי שרשרת יכול להיות ליניארי, מחוספס, או חוצה בהתאם לדוגמאות מונומריות ו-Key:

  • (ב) ויקרא:א): "בְּהִילְמַרְתָּבְהִילוּ" (ב) ב-[[1924]], ב-[[1924]], ב[[1924]], ב[[1924]], ב[[1924]], ב[[1924]], ב[[1924]], [[1924]]
  • (ב) [15] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ⁇ :0) ⁇ (PS): ⁇ 1 (FalveLT:1) נמצא ב בידוד קצף, חתכום הפנוי, ומודעות מעבדה.
  • (הופנה מהדף ההרחבה:0) (methyl methacrylate) (PMMA): FLT:1 Transud thermoplastic המשמש עדשות אופטיות וצבעים אקריליים.

אנרגיה ושותפות

אנרגיה על פני השטח ( ⁇ ) מתאר את האנרגיה החינמית עודף בממשק פולימרי-אוויר יחסית לחלקה.זה נפוץ מופרד לתוך הקוטב ( ⁇ p) ופיזור ( ⁇ dsup>) רכיבים על פי אוונס-Wendt-Rabel-Kaelble (RK) שיטה עם אנרגיה גבוהה (למשל, mcrec) ו-Nexercerceric (D) הם בדרך כלל יותר מול פחות (R.Ntra-R.com) ו-R.

אנרגיה על פני השטח אינה רכוש פנימי של פולימרים בלבד; היא מושפעת עמוקות מה-FLT:0surface כימיה FLT:1 (הקדמה של קבוצות הקוטב, חמצון, זיהום) ו-FLT:2surface Topography FLT 3 (גיליות, נקבוביות, גבישיות).

טכניקות פולימריזציה: תהליכים והשלכות על פני השטח

בולק פולימריזציה

תהליך סקירה

בהתמרומר, המנומר הוא פולימר ללא כל מעצור או מתפזר.התגובה מתבצעת בדרך כלל בנוכחותו של מפגין תרמי או פוטוניטיטור, ואת החום של התגובה מנוהל באמצעות חימום מבוקר או קירור.כפי שעולה המרה, את הסטיות עולה בחדות, המוביל אפקט טרומופר (התחלציה) במערכות קיצוניות.

פני השטח המורפולוגיה ואנרגיה

בולקליזציה מניבה משקל רב-מולקולי, חומר הומוגני יחסית.כי אין שום פתרון ללעוס מינים בעלי משקל נמוך-מולקולי, פני השטח הם לעתים קרובות חלק וחסרי פגם בקנה המידה המיקרוסקופי. היעדרם של גולשים או ממחטים מכניים במהלך ה- 30 מטריקים / מ"מ"ל"ל נמוך" (Ficen) ו- 30 {\displaystylemicen) הוא נמוך (או ממול) כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, 30 {\displaystyle Ecrephicir / ממול) הוא 30.

עם זאת, המהירויות הגבוהות והדיסיפוציה של חום ירודה יכולות להוביל למקומות חמים מקומיים, גרימת העברת שרשרת או ענף המציג את ההטרוגניות הכימיות של פני השטח.זה יכול ליצור אתרים אנרגיה מבודדים מעט משפרים את יכולת הרטבה.

נכסים

פולימרים מורעבים בדרך כלל להציג מודעות בינונית ל substrates הקוטב אלא אם כן טיפולים משטח (למשל, פריצה כלולה, פלזמה או תחריט כימי) מוחלים.המגבלה הנמוכה שלהם מגבילה את החסימה המכנית, ואת חוסר של קבוצות הקוטביות הבאות תוצאות בטכניקות חלשות של ואן דר ואגלס. לדוגמה, לא ממושמעת פוליטוריון גדול מראה נטייה גרועה לשינוי או לאלומיניום, הדורשים מתאימים ליישומים מתאימים אלה.

פתרון פולימריזציה

תהליך סקירה

בפתרון, המונותמר והאיטיטור מתמוססים בפתק מתאים.המסואט פועל כטביעה חום, צמצום החריפות ושליטה במשקל מולקולרי.לאחר פולימריזציה, יש להסיר את המפלט - גם על ידי evaporation או משקעים - כדי לבודד את הפולימר.

פני השטח המורפולוגיה ואנרגיה

סרטי פתרון-cast נוטים להיות משטח חלק יותר מאשר סרטים מפתרונות פולימרים, אבל המפלט המפואר יכול לגרום הפלסטיזציה להשפיע על פני השטח סדר יותר חשוב, המפלט יכול לשנות את השרשרת פולימרית במהלך הייבוש, המוביל ל-Credyberline או amorphous בשלבים על פני השטח.עבור פותרי קוטבים (למשל, tetrahydrofurofuran עבור קבוצות פולימרן), אולי לשמור על פני השטח הפוליאטרקינטים (atraan) דומה, ל-מנטלי).

המשקל המולקולרי יכול להיות נשלט טוב יותר בפתרון, המוביל לפיזור צר יותר.ההומוגניות הזו מתרגמת להתפלגות אנרגיה אחידה יותר, אשר מועיל להתנהגות רטובה צפויה בפוטונים או ציפוי אופטי.

נכסים

פולימרים ממומשים פתרון לעתים קרובות להראות מעט יותר שיפור בדבקות על פני עמיתים בעלי פוטבול כאשר פותרי קוטב משמשים, בשל אופי הקוטבי משופרת ופוטנציאל עבור קיפול מגע מימן.עם זאת, הצורך להסרת מעצור מוסיף מורכבות ועלות סביבתית.הדבקות ל substrates יכול להיות מותאם על ידי בחירה של תנאי פתרון ו- ליכוד, אבל האנרגיה הבסיסית נשאר פונקציה של הכימיה פולימרנית.

« « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « «

תהליך סקירה

Emulsion פולימריזציה מתפזרת את המונומר כ טיפות זעירות בשלב מתמשך להפליא באמצעות גולשים (למשל, נתרן דודיקל sulfate) ואת initator מים soluble במים. Polymerization מתרחשת בתוך עכברי מונומר-swollen או חלקיקים מייצבים על ידי מוצר גלישה.

פני השטח המורפולוגיה ואנרגיה

Emulsion פולימריזציה מייצרת חלקיקים פולימרים עם מבנה משטח גס, ⁇ כאשר מכווצים לתוך סרטים.מולקולות הגולש נשאר מודעות חלקית על פני השטח חלקיקים, יצירת שכבת קבוצות הקוטב (sulf, carboxyl, או sulfate) כי להגדיל באופן משמעותי את האנרגיה על פני השטח.בנוסף, תהליך המים נולד משאיר לחות חי ו- entrappedactant, אשר יכול להגר 40 ממשטח גבוה יותר מ- 55 מטרים.

החוספסות על פני השטח (Ra Values from 10-100 nm forטקס) מקדם את השיפור באנרגיה של ההרחבה:0surface באמצעות אפקט Wenzel Proph 1LT:1: אם האנרגיה של פני השטח הכימי כבר גבוהה, גסות מגבירה את אנרגיית פני השטח לכאורה והופך את פני השטח רטוב יותר.אבל אם האנרגיה של פני השטח הכימי הוא נמוך, גסות יכול לגרום כיסים אוויר (Ce-Baassix) ולהפחית את עוצמת האטמוספירה הנדירה.

נכסים

השילוב של אנרגיה גבוהה פני השטח, קבוצות פונקציונליות הקוטביות, וחוספס פני השטח הופך פולימרים מורעבים פולימרים מצוינים עבור דבקים וציפויים.טופולוגיה גסה מספקת שילוב מכני עם תת-סטריטים, בעוד קבוצות הקוטב מאפשרות חיבור מימן ואינטראקציות dipole עם מתכת, זכוכית, או צלולוז. לחץ רגיש adhesivesivesives, צבעונים, ו-caredesomismesescredession תעשייתית מסתמכת על ספוגה בשפע.

אחד החסרונות הוא הפוטנציאל של הגירה גולשים לממשק, אשר יכול ליצור שכבת גבול חלשה אם לא נוסחת כראוי.עם זאת, שיטות גולגולת מועדפות ציפויים מים ידידותי לסביבה.

המונחים: Polymerization

תהליך סקירה

פולימריזציה של סוספיגה דומה ל emulsion אבל משתמש monomer-insoluble Initiators וסוכנת השעתחה (למשל, פוליויניל אלכוהול) כדי לייצב טיפות. Polymerization מתרחשת בתוך טיפות מונומרן, לייצר חרוזים spherical beads או grales 50–500 מיקרומטר בקוטר.

פני השטח המורפולוגיה ואנרגיה

לדבורים פולימר יש משטח חלק יחסית כי פולימרון מתרחש בתוך הטיפה ולא בסביבה עכברים.סוכן ההשעות עלול להשאיר עקבות שאריות, אבל התרומה הקוטבית שלהם היא בדרך כלל נמוכה יותר מאשר פולימריזציה של התחממות.אנרגיה על פני השטח של פולימר מועת השעיה (מתיל methacrylate) או פוליסטרון פוליסטרון הוא בדרך כלל 30-38 מ"ם / מטר, בין משקעים ומדיום ובינוניים.

נכסים

פולימרים של Suspension משמשים לעתים קרובות כמו resinsins או chromatography מדיה שבו דבקה תת סטראט הוא לא הדרישה העיקרית. כאשר בשימוש ביישומים ציפוי (למשל, ציפוי אבקה), את beads הם מומסים ופחם, ואת תכונות הסרט וכתוצאה מכך תלוי משקל מולקולרי וכל שינוי לאחר הסינזה.

ניתוח השוואתי של אנרגיה על פני השטח ו Adhesion

Technique Typical Surface Energy (mN/m) Roughness (Ra, nm) Adhesion to Polar Substrates Common Applications
Bulk 28–35 1–10 Low–Moderate Release films, molded parts
Solution 32–40 2–20 Moderate Photoresists, optical coatings
Emulsion 40–55 10–100 High Waterborne adhesives, paints
Suspension 30–38 1–50 Low–Moderate Ion-exchange beads, powder coatings

מכניזם: כיצד Polymerization שולט על פני השטח

קבוצות כימיות וקבוצת תפקוד

טכניקת פולימריזציה מכתיבה כי מינים כימיים בסופו של דבר על פני השטח פולימרים. במערכות ⁇ , מולקולות גלישה הן מודעות פיזית וניתן להתחבר באופן חלקי דרך תגובות העברת שרשרת.קבוצות הראש הקוטב (למשל, OSO3-, COO-) באופן דרמטי את המרכיב הקוטבי של אנרגיה על פני השטח.

טכניקות פולימריזציה רדיקליות כגון ATRP (atom transfer פולימיזציה) או חיל האוויר המלכותי (העברת שרשרת תוספת מופרזת) יכולות להציג קבוצות קצה פונקציונליות מדויקות שמשנות אנרגיה על פני השטח.לדוגמה, חיל האוויר המלכותי (חומצה פולית) המומרנים בבלוקים של פולי (חומצה פולי(acrylic) יכולים לייצר משטחים עם יכולת הרטובת pH, כפי שתוארו ב-FLT:0 זה החל מקודם לכן:2Frocules:

פסגות על פני השטח וכבדות

בולקליזציה מניבה משטח חלק בשל היעדר סוכנים בין-גזעיים. פולימריזציה של סוספיגה מייצרת חרוזים מפוצצים כי, כאשר מחוספס או נמס, יכול ליצור סרטים גסים בהתאם לארוזת חלקיקים. Emulsion פולימיזציה מייצרת באופן טבעי פחמן גסים כי חלקיקיטקס שומרים על הגיאומטריה המפופרתית שלהם עד שהם נאלצים יחד, משאירים מנגנונים בין-דתיים בין המשוואות האנרגיה לכאורה:

⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

במקום r הוא הגורם המחוספס (אזור אמיתי / שטח מתוכנן) עבור משטחים הידרופיליים ( Young < 90 מעלות), גסות מגבירה את יכולת הרטבה; עבור משטחים הידרופוביים, זה מפחית את יכולת הרטובה. Emulsion פולימרים עם משטחים גבוהים וקוטבים הופכים להיות superhydrophilic (< 10), שיפור דביקה באמצעות דביקה מלאה.

בנוסף, מחקר קלאסי ב-FLT:0[עריכת קוד מקור | עריכה]:2 (2004) ,R.10.10.10.10.10.3] הראה כי עוצמת הדבק של סרט לטקס תואמת ישירות לחוסם של ממשק הפולימרים-סובסטט, המאשר כי שילוב מכני הוא תורם מרכזי מעבר למגע כימי.

Crystallinity and Chain Orientation

תנאי פולימריזציה משפיעים גם על מידת הקריסטליניות על פני השטח.בולק ושיטות פתרון יכולים לייצר אזורים עתירי-קלינליות גבוהים בפולימרים סמיקליים כמו פוליאתילן, המוביל לאנרגיה על פני השטח נמוכה יותר בשל אריזה שרשרת צפופה. Emulsion פולימיזציה, במיוחד עם שיעורי קירור גבוהים, מייצרת משטחים יותר זוהרים עם שרשרת ניידות גדולה יותר, ומאפשר קבוצות הקוטביות או יעילות לעבר ממשק ההדבקה.

יישומים מודרכים על ידי Polymerizationטכני

תגובה ל-PSAs

PSAs דורש איזון של טאק, קלף דבק, והתנגדות של אכילת PSAs המיוצר באמצעות פולימריזציה של גולגולת לשלוט בשוק כי האנרגיה שלהם על פני השטח גבוהה (40-50 מ"נ /m) ומשטח גס לספק דבקות חזקה ל substrates אנרגיה נמוכה כמו פוליפרופילן.

מכשירים ומכשירים ביו-רפואיים

ביישומים ביו-רפואיים, פולימרים סינתטיים חייבים לדבוק רקמות או להשתלב עם העצם מבלי לגרום דלקת. PMMA מלטs המשמשים אורתודואידים מוכנים לעתים קרובות על ידי פולימריזציה של מתיל methacrylate ב situ, מניב חומר חלק, נמוך-surface-אנרגיה שמסתמך על שילוב מכני ולא על קשר כימי.

מעילים וצבעים

תעשיית הצבעים היא המשתמש הגדול ביותר של רטינים פולימרים פולימרים. Acrylicטקס צבעים להשיג דבקות מצוינת עץ, יבש, ו masonry כי סרט גס, באנרגיה גבוהה מעוגן היטב כדי substrates ומקדם קישור צלב במהלך יבשה. Bulk-polymered alkys, תוך המציע גבוה, דורש פתרונות מבריקים, אורגניים ולעתים קרובות יש נחות על פני השטח לחי.

שיטות ל- Surface Energy ו- Adhesion

כדי לכמת את ההשפעות של טכניקת פולימריזציה, החוקרים משתמשים בזווית מגע גונומטריה (שיטה טיפות) עם נוזל קוטב ולא קוטבי כדי לחשב אנרגיה על פני השטח באמצעות שיטת OWRK או וו. אטומי כוח microscopy (AFM) מגלה גסות פני השטח ובשלב heterogeneity. Adhesion נמדד באמצעות בדיקות קליפה (AS DTM D903), משיכת משיכת משיכה, או משיכה, או משיכה נסיגת בדיקות נסיגת ביצועים חיוניים (RTMR) עם טרה-RTMR.

מסקנה: בחירת הטכניקה הנכונה עבור Adhesioned

טכניקת פולימריזציה היא מנוף רב עוצמה עבור כוונון של אנרגיה על פני השטח תכונות של פולימרים נוספים.בולק ופתרון שיטות לייצר משטחים חלקה, יחסית נמוך אנרגיה מתאים יישומים הדורשים דבקות חלשה או תהליכים מבוססי פתרון. Emulsion פולימיזציה בולטת ליכולת שלה ליצור משטחים גסים, עשירי קוטבי כי באופן טבעי לקדם דבקות חזקה - עושה את השיטה של בחירה עבור מים שנולדו, ציפוי ביניים דורש יישומים פוליקלימיים, ציפויים.

על ידי הבנת האופן שבו כל שיטה משפיעה על כימיה וטופוגרפיה, מדענים ומהנדסים חומריים יכולים לעצב פולימרים נוספים עם תכונות משטח מותאמות, צמצום הצורך בטיפולים על פני השטח לאחר הסינתזה ומאפשרת מוצרים בעלי ביצועים גבוהים יותר.