アイオノマー

Ionomer
アイオノマー（/ ˌaɪˈɑːnəmər / ）（iono- + -mer）は、電気的に中性の繰り返し単位と、ペンダント基部分としてポリマー骨格に共有結合したイオン化単位の両方の繰り返し単位で構成されるポリマーです。通常、イオン化されるのは15モルパーセント以下です。イオン化されたユニットは、多くの場合、カルボン酸基です。
アイオノマーとしてのポリマーの分類は、イオン性基の置換のレベル、およびイオン性基がポリマー構造にどのように組み込まれるかに依存します。たとえば、高分子電解質は、ポリマー骨格に共有結合したイオン性基も持っていますが、はるかに高いイオン性基のモル置換レベル（通常は80％以上）を持っています。イオネンは、イオン性基が実際のポリマー骨格の一部であるポリマーです。これらの2つのクラスのイオン性基含有ポリマーは、形態学的および物理的特性が大きく異なるため、アイオノマーとは見なされません。
アイオノマーには、電気伝導率や粘度などの独自の物理的特性が温度の上昇に伴ってアイオノマー溶液の粘度が上昇します（導電性ポリマーを参照）。非極性ポリマー骨格は極性イオン基とエネルギー的に不適合であるため、アイオノマーは独特の形態学的特性も持っています。その結果、ほとんどのアイオノマーのイオン基はミクロ相分離を受けて、イオンに富むドメインを形成します。
アイオノマーの商用アプリケーションには、ゴルフボールカバー、半透膜、シーリングテープ、熱可塑性エラストマーなどがアイオノマーの一般的な例には、ポリスチレンスルホン酸、Nafion、Hycarなどが
IUPACの定義
アイオノマー：アイオノマー分子で構成されるポリマー。
アイオノマー分子：構成単位の小さいがかなりの割合がイオン化可能またはイオン性基、あるいはその両方を持っている高分子。
注：一部のタンパク質分子は、アイオノマー分子として分類される場合が

コンテンツ
1 合成
2 サーリン
3 応用
4 も参照してください
5 外部リンク
6 参考文献

合成
通常、アイオノマー合成は、ポリマー骨格への酸基の導入と、金属カチオンによるいくつかの酸基の中和という2つのステップで構成されます。非常にまれなケースですが、導入されたグループはすでに金属カチオンによって中和されています。最初のステップ（酸基の導入）は2つの方法で行うことができます。中性の非イオン性モノマーは、ペンダント酸基を含むモノマーと共重合することができ、または酸基は、反応後の修飾を介して非イオン性ポリマーに添加することができる。たとえば、エチレン-メタクリル酸とスルホン化パーフルオロカーボン（ナフィオン）は共重合によって合成されますが、ポリスチレンスルホン酸は反応後の修飾によって合成されます。
ほとんどの場合、共重合体の酸型が合成され（すなわち、カルボン酸基の100％が水素カチオンによって中和され）、アイオノマーは、適切な金属カチオンによるその後の中和によって形成されます。中和金属カチオンの正体は、アイオノマーの物理的特性に影響を及ぼします。（少なくとも学術研究で）最も一般的に使用される金属カチオンは、亜鉛、ナトリウム、およびマグネシウムです。中和またはイオノマー化は、2つの方法で行うこともできます。酸コポリマーを塩基性金属と溶融混合するか、溶液プロセスで中和することができます。前者の方法が商業的に好ましい。しかしながら、商業的製造業者は彼らの手順を共有することに消極的であるため、水酸化物が一般に金属カチオンを提供するために使用されることを除いて、溶融混合中和プロセスの正確な条件についてはほとんど知られていない。後者のソリューション中和プロセスは、一般的に学術的な設定で使用されます。酸共重合体を溶解し、適切な金属カチオンを含む塩基性塩をこの溶液に加える。酸コポリマーの溶解が困難な場合、溶媒中でポリマーを単に膨潤させるだけで十分であるが、溶解が常に好ましい。塩基性塩は極性があり、ほとんどのポリマーを溶解するために使用される非極性溶媒に溶解しないため、混合溶媒（例：90:10トルエン/アルコール）がよく使用されます。
中和レベルを変えるとアイオノマーの形態学的および物理的特性が変わるため、中和レベルはアイオノマーが合成された後に決定する必要がこれを行うために使用される1つの方法は、酸型の赤外線振動のピーク高さを調べることです。ただし、特に少量の水が同じ波数範囲に現れるため、ピークの高さを決定する際にかなりの誤差が生じる可能性が酸基の滴定は使用できる別の方法ですが、これは一部のシステムでは不可能です。

サーリン
サーリンは、コーティングおよび包装材料として使用されるエチレンとメタクリル酸の共重合体であるデュポンによって作成されたアイオノマー樹脂のブランド名です。デュポンはNaOHで酸を中和し、ナトリウム塩を生成します。エチレン-メタクリル酸アイオノマーの結晶は、二重の融解挙動を示します。

応用
金属イオンをポリマーマトリックスに錯化することにより、アイオノマーシステムの強度と靭性が向上します。システム全体の靭性を高めるためにアイオノマーが使用されたいくつかの用途には、コーティング、接着剤、衝撃改質、および熱可塑性プラスチックが含まれます。最もよく知られている例の1つは、ゴルフボールの外層でのサ​​ーリンの使用です。アイオノマーコーティングは、ゴルフボールの靭性、空気力学、耐久性を向上させ、ゴルフボールの寿命を延ばします。アイオノマーを樹脂とブレンドして、樹脂の全体的な粘着性を低下させることなく凝集力を高め、水や溶剤ベースの接着剤など、さまざまな用途向けの感圧接着剤を作成することもできます。ポリ（エチレン-メタクリル酸）鎖を使用するアイオノマーは、その透明性、靭性、柔軟性、耐汚染性、高いガス透過性、および低いシール温度により、フィルム包装にも使用できます。これらの品質は、食品包装材料にアイオノマーを使用することへの高い需要にもつながります。
ポリマー鎖の特定の割合にイオンを加えると、アイオノマーの粘度が上昇します。この挙動により、アイオノマーは、システムが低せん断速度下にある掘削流体アプリケーションに適した増粘材料になります。アイオノマーを使用してシステムの粘度を上げると、特に高温の操作で、掘削流体内のずり流動化挙動を防ぐのに役立ちます。
別の用途には、ポリマーブレンドの適合性を高めるアイオノマーの能力が含まれます。この現象は熱力学によって促進され、金属イオンの存在下でますます有利になる官能基間の特定の相互作用の導入によって達成されます。混和性は、2つの異なるポリマー上の官能基間の反応がますます有利になるだけでなく、アイオノマー内に存在する中性種とイオン種の間に強い反発相互作用を持ち、これらの種の1つをより混和性にすることができます。ブレンド内の他のポリマーの種。一部のアイオノマーは形状記憶アプリケーションに使用されています。つまり、材料は固定形状であり、臨界温度を超える外部応力を使用して再形成し、冷却し、臨界温度を超えると元の形状に戻し、外部応力なしで冷却することができます。 。アイオノマーは、中程度の処理温度で容易に修飾できる化学的および物理的架橋の両方を形成でき、形状記憶合金よりも密度が低く、生物医学装置と生体適合性がある可能性が高くなります。
アイオノマーの最近の用途には、さまざまな電気およびエネルギー用途でのイオン選択性膜としての使用が含まれます。例としては、プロトンまたは特定のイオンのみが膜を通過できる燃料電池用の陽イオン交換膜、膜表面への触媒の均一なコーティングを最適化する高分子電解質膜（PEM）水電解槽があります。レドックスフロー電池セパレーター、イオンがイオノマー膜を使用して溶液間を輸送される電気透析、およびコンプレッサー内で発生する可能性のある圧力差に対する膜の強度を高めるための電気化学水素コンプレッサー。

も参照してください
ナフィオン

外部リンク
例のあるアイオノマープライマー

参考文献
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