'n Ionomeer, soos 'n mens dalk mag raai, is 'n ioonbevattende polimeer. ('n Ioon, indien jy dalk wonder, is 'n atoom met 'n elektriese lading, of positief [+] of negatief [-].) Maar 'n ionomeer is meer as net 'n polimeer met ioniese groepe. Ons noem enige polimeer met ioniese groepe 'n poliëlektroliet. Maar 'n ionomeer is 'n spesiale tipe poliëlektroliet. Eerstens is 'n ionomeer 'n kopolimeer. Dit bevat beide nie-ioniese herhaaleenhede, sowel as 'n klein hoeveelheid ioonbevattende herhaaleenhede. Gewoonlik is die ioniese groepe nie meer as 15 % van die polimeer nie.
Wonderlik. Maar wys my nou 'n werklike ionomeer.
Een voorbeeld van 'n ionomeer is poliëtileen-ko-metakrielsuur. Hierdie polimeer is gewoonlik 'n natrium of sink sout (wat die ione verskaf) van die kopolimeer verkry van etileen en metakrielsuur.
As jy wil sien hoe dit lyk in 3d, kliek gerus hier.
Die iooninteraksies wat ontstaan het 'n sterk invloed op die polimeer eienskappe. Kom ons beskou die werking van ionomere van naderby om dit alles beter te verstaan.
In 'n ionomeer word die nie-polêre kettings saam gegroeppeer, en die polêre ioniese groepe trek mekaar aan. Die ioniese groepe sou verkies om heeltemal op hulle eie te wees, maar aangesien hulle nog vas is aan die polimeer kettings, is dit onmoontlik. Dit laat egter toe dat termoplastiese ionomere baie eenders optree as kruisgebinde polimere of blok kopolimere. Kyk gerus hier.
Maar, ionomere is egter nie kruisgebinde polimere nie, maar eintlik 'n tipe termoplastiek wat 'n omkeerbare kruisbinder genoem word. Wanneer dit verhit word, sal die ioniese groepe hul aantrekkingskrag vir mekaar verloor, en sal die kettings vryelik kan rondbeweeg. Soos die temperatuur verhoog word, sal die kettings vinniger en vinniger rondbeweeg, en sal die ioniese groepe heeltemal kontak met mekaar verloor. Dit laat dus toe dat die polimeer die eienskappe van 'n elastomeer aanneem, met die prosesseerbaarheid van 'n termoplastiek. Hierdie ionomere word dan ook some termoplastiese elastomere genoem!
Tot nou toe is daar nog net gepraat oor lukrake ("random") ionomere. 'n Lukrake ionomeer is waar die ioniese groepe met 'n lukrake volgorde aan die ruggraatketting verbind is. Daar is egter ook 'n paar ander tipe ionomere.
Ionomere word ook gebruik vir die maak van semi-deurlaatbare membrane. 'n Semi-deurlaatbare membraan is 'n baie dun vel materiaal wat sekere molekules deurlaat, en ander terughou. Membrane wat met ionomere gemaak word word ioon-selektiewe membrane genoem. Hierdie ioon-selektiewe membrane laat water deur, maar hou metaalione terug.
Dit is nie sleg nie,
maar wat help dit my?
Wel, almal hou daarvan om skoon drinkwater te hê. Ja, hier word ioon-selektiewe membrane gebruik om vlakke van metaalione (soos lood) in afvalwater af te bring na aanvaarbare vlakke. Polimere word dus gebruik om die wêreld 'n skoner en beter plek te maak. Verder kan hierdie membrane ook gebruik word om waardevolle metale uit verdunde oplossing te herwin, en om brak water sag te maak.
Een spesifieke ioon-selektiewe membraan wat deur DuPont gemaak word, is 'n perfluorosulfonaationomeer met die naam Nafion. Alle perfluorosulfonaationomere toon uitstekende chemiese en termiese stabiliteit, en het die vermoë om groot hoeveelhede water te absorbeer. Nafion membrane kan in die vorm van films of buise gemaak word, en kan gebruik word in korrosiewe omgewings en prosesse. Van hierdie prosesse sluit in die produksie van chloor, die regenerering van gebruikte suuroplossings, skeidingsprosesse, en ook in brandstofselle en elektrodialise.