Неожиданные свойства полимеров из ионных материалов | Наука 21 век

Наука 21 век » Неожиданные свойства полимеров из ионных материалов





Неожиданные свойства полимеров из ионных материалов

Октябрь 28th, 2013

Неожиданные свойства полимеров из ионных материаловЖелатин – известный пищевой продукт – принадлежит к классу молекул, называемых полиамфолиты. Они содержат как положительно, так и отрицательно заряженные элементы. Когда полиамфорит растворяется в воде, эта специфическая электронная структура наделяет его неожиданными свойствами (например, pH-зависимой вязкостью); также вода может превращаться в гидрогель. 

Неожиданные свойства полимеров из ионных материаловСингапурские инженеры разработали новый полиамфолит с множеством ценных свойств – превращать обычную пластмассу в покрытия нового типа – благодаря неожиданно сильным взаимодействиям между заряженными частями полимера.

Смешивание анионные и катионные соли (известные как ионопарные сополимеры, ИПС) – один из лучших способов синтезировать полиамфолиты. Большинство ИПС вырабатываются из ненасыщенных молекулярных ионов с очень схожей реакционной способностью. Такой подход создает длинные, нейтрально заряженные цепочки, пригодные, например, для хроматографического разделения белков.

Но сингапурская группа применила другую стратегию. Они исследовали полимеризацию ИПС с неравной реакционной способностью – катионного азотсодержащего кольца (винилимидазола) и стирольфульфоната. Мощный положительный заряд полимеров на основе винилимидазола дает использовать их в качестве ионпроводящих материалов. Более слабые анионы стирольфульфоната, с другой стороны, могут «работать» сурфактантами (поверхностно-активными веществами, ПАВ) и полиэлектролитами.

Инженеры предположили, что ИПС, которые при высокой температуре превращаются в подвижные ионные жидкости, могут создавать ассиметрично заряженные полиамфолиты с доселе невиданными молекулярными взаимодействиями.

Применив реакции свободных радикалов для создания полиамфолитов на основе виниламидазола, исследователи поняли, что не ошиблись в своих догадках: полимеры собрались в цепочки с обездвиженными катионными и анионными единицами. Благодаря мощным межмолекулярным взаимодействиям эти полиамфолиты перестали растворяться как в органических, так и в водяных растворителях. Переход к более управляемому методу полимеризации (с передачей цепей) дало ассиметричные цепочки с улучшенной способностью к растворению.

Сингапурская группа воспользовалась электрическими свойствами своих полимеров для превращения легких полиметилметакрилатовых (ПММА) пластмасс в ионно-структурированные материалы. Добавив ассиметричный полиамфолит в ПММА, ученые получили трехмерную сеть полимеров: ионы вступали в реакцию друг с другом и с акриловыми цепочками. Такого рода ионное перекрещивание, по мнению ученых, улучшает прочность ПММА и его реакцию на повреждение.

«Ионная природа новых полимеров поможет использовать их в противообрастающих материалах для кораблей (на фото) и в технологии послойного нанесения покрытий. Также мы пытаемся синтезировать новые материалы - например, ионно-перекрестные гидрогели», - рассказывает Сатъясанкар Джана (Satyasankar Jana). Препарат спартаген для потенции помог мне избавиться от проблем с мочевым.

Изобретение представлено в журнале Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry.

По материалам пресс-релиза Агентства по науке, технологиям и исследованиям (A*STAR) Сингапура.

Артём Космарский nauk21vek.ru