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Una red polimérica interpenetrante ( IPN ) es un polímero que comprende dos o más redes que están al menos parcialmente entrelazadas a escala polimérica pero que no están unidas covalentemente entre sí. La red no se puede separar a menos que se rompan los enlaces químicos. [1] Se puede imaginar que las dos o más redes están entrelazadas de tal manera que están concatenadas y no se pueden separar, pero no están unidas entre sí por ningún enlace químico.
Red polimérica interpenetrante (IPN) : Un polímero que comprende dos
o más redes que están al menos parcialmente entrelazadas a escala molecular
pero no unidas covalentemente entre sí y no pueden separarse a menos que
se rompan los enlaces químicos.Nota : Una mezcla de dos o más redes de polímeros preformadas no es una IPN. [2]
Red polimérica semiinterpenetrante (SIPN) : Polímero que comprende una o
más redes y uno o más polímeros lineales o ramificados caracterizados por la
penetración a escala molecular de al menos una de las redes por al menos algunas
de las macromoléculas lineales o ramificadas.Nota : Las redes de polímeros semiinterpenetrantes se distinguen de
las redes de polímeros interpenetrantes porque los
polímeros lineales o ramificados constituyentes pueden, en principio, separarse de las redes de polímeros constituyentes
sin romper los enlaces químicos; son mezclas de polímeros. [3]Red polimérica interpenetrante secuencial : Red polimérica interpenetrante
preparada mediante un proceso en el que la red del segundo componente se forma
después de la formación de la red del primer componente. [4]Red polimérica semiinterpenetrante secuencial : Red polimérica semiinterpenetrante
preparada mediante un proceso en el que los
componentes lineales o ramificados se forman después de completarse las reacciones que conducen a
la formación de la(s) red(es) o viceversa. [5]
La simple mezcla de dos o más polímeros no crea una red polimérica interpenetrante ( mezcla de polímeros ), ni tampoco crea una red polimérica a partir de más de un tipo de monómeros que están unidos entre sí para formar una red ( heteropolímero o copolímero ).
Existen redes poliméricas semiinterpenetrantes ( SIPN ) [6] y redes poliméricas pseudointerpenetrantes [7] .
Para preparar IPN y SIPN, los diferentes componentes se forman simultáneamente [8] [9] o secuencialmente . [10] [11]
La primera IPN conocida fue una combinación de resina de fenol-formaldehído con caucho natural vulcanizado fabricada por Jonas Aylsworth en 1914. [12] Sin embargo, esto fue antes de la hipótesis de Staudinger sobre las macromoléculas y, por lo tanto, los términos "polímero" o "IPN" aún no se utilizaban. El primer uso del término "redes poliméricas interpenetrantes" fue introducido por primera vez por JR Millar en 1960 mientras analizaba las redes de copolímeros de estireno-divinilbenceno sulfonados y no sulfonados. [13]
La mezcla molecular tiende a ampliar las regiones de transición vítrea de algunos materiales de IPN en comparación con sus polímeros componentes. Esta característica única proporciona excelentes propiedades de amortiguación mecánica en un amplio rango de temperaturas y frecuencias debido a un ángulo de fase relativamente constante y alto. [14] En IPN compuestos de polímeros tanto gomosos como vítreos, se observa un endurecimiento considerable en comparación con los polímeros constituyentes. Cuando el componente vítreo forma una fase discontinua y discreta, se puede conservar la naturaleza elastomérica de la fase gomosa continua mientras se aumenta la tenacidad general del material y su elongación a la rotura. [15] Por otro lado, cuando el polímero vítreo forma una fase bicontinua dentro de la red gomosa, el material de IPN puede comportarse como un plástico resistente al impacto. [15]
La mayoría de las IPN no se interpenetran completamente a escala molecular, sino que forman pequeñas morfologías de fase dispersas o bicontinuas con escalas de longitud características del orden de decenas de nanómetros. [12] Sin embargo, dado que estas escalas de longitud son relativamente pequeñas, a menudo se las considera homogéneas a escala macroscópica. [12] Las longitudes características asociadas con estos dominios a menudo escalan con la longitud de las cadenas entre los enlaces cruzados y, por lo tanto, la morfología de las fases a menudo está dictada por la densidad de enlaces cruzados de las redes constituyentes. [16] La cinética de la separación de fases en las IPN puede surgir tanto de la nucleación y el crecimiento como de los mecanismos de descomposición espinodal, con los primeros produciendo fases discretas similares a esferas dispersas y los segundos formando fases bicontinuas similares a cilindros interconectados. Al contrario de muchos procesos típicos de separación de fases, el engrosamiento, donde la escala de longitud de las fases tiende a aumentar con el tiempo, puede verse impedido por la formación de enlaces cruzados en cualquiera de las redes. [12] Además, las IPN a menudo pueden mantener estas morfologías complejas durante largos períodos de tiempo en comparación con lo que podría lograrse con simples mezclas de polímeros. [17]
Las IPN se han utilizado en piezas de automóviles (incluida la pintura automotriz moderna ), materiales de amortiguación, dispositivos médicos, compuestos de moldeo y plásticos de ingeniería. [14] Si bien muchos beneficios provienen de las propiedades mecánicas mejoradas de los materiales de IPN, otras características como la resistencia al hinchamiento por solventes también pueden hacer que las IPN sean un material de interés comercial. [14] Las aplicaciones y áreas de investigación más recientes para las IPN incluyen usos en sistemas de administración de medicamentos, materiales de almacenamiento de energía e ingeniería de tejidos. [18]
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