Методические указания к практическим занятиям по по дисциплине «Поверхностные явления в полимерных материалах» для студентов специальности 240502



страница1/34
Дата14.06.2018
Размер2,97 Mb.
ТипМетодические указания
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   34
Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию


Саратовский государственный технический университет

РАСЧЕТ РАСТВОРИМОСТИ ПОЛИМЕРОВ




Методические указания к практическим занятиям по


по дисциплине «Поверхностные явления в полимерных материалах»

для студентов специальности 240502







Одобрено

редакционно-издательским советом

Саратовского государственного

технического университета




Саратов – 2010




ВВЕДЕНИЕ
Структура полимерных материалов предопределяется как комплексом свойств макромо­лекул соответствующих волокнообразующих высокомолекуляр­ных соединений, так и способами их взаимной упаковки в по­лимерном теле (надмолекулярной организацией полимерного субстрата, морфологией полимерного материала).

Переработка полимеров в полимерные материалы может проводиться путем предварительного перевода высокомолеку­лярного соединения в высокоэластическое или вязкотекучее состояние. Смысл таких процессов заключается в придании макромолекулам достаточной подвижности для по­следующего формирования оптимальной архитектоники поли­мерного материала.

Одним из способов перевода полимеров в вязкотекучее со­стояние является растворение.

Следует отметить, что процесс растворения полимеров «развернут» во времени: проникновение молекул растворителя в полимерный субстрат происходит постепенно. Оно реализуется тем быстрее, чем более гибки макромолекулы и чем меньше плотность их упаковки. Диффузия растворителя в полимер при­водит к постепенному разрыву межмолекулярных контактов между цепями, увеличивая их подвижность.

Вместе с тем равновесные свойства (термодинамические ха­рактеристики) образующихся растворов полимеров не зависят от способа их приготовления. Растворы высокомолекулярных сое­динений в большинстве случаев истинные. Однако на практике встречается весь спектр взаимодействий растворителей с поли­мерами - от способности образовывать истинные растворы до образования коллоидных систем с различной степенью дисперс­ности частиц полимера.

Отличительной особенностью процесса раство­рения полимеров является набухание, предшествующее собственно раство­рению. В зависимости от первичной структуры полимера (наличия и природы боковых заместителей в звеньях полимер­ной цепи, регулярности строения макромолекулы) набухание может быть ограниченным и неограниченным, то есть завер­шающимся образованием раствора.



При смешении полимера и растворителя наблюдается изме­нение суммарного объема раствора (контракция) VK. Если П и Р - парциальные мольные объемы полимера и растворителя соответственно, a V = VT – VЭ, где VT и VЭ, - теоретический (расчетный) и экспериментально определенный (фактический) объемы смеси, то

(1)

. (2)

Для полимеров специфично явление ограниченного набуха­ния. Взаимодействие полимера и растворителя является диффузионно-контролируе-мым процессом: проникновение молекул растворителя в полимерный субстрат приводит к постепенному разрыву межмолекулярных связей между цепями и образова­нию новых, сольватационных контактов между растворителем и полимером.

Предельная растворимость может быть достигнута изменени­ем температуры раствора и состава растворителя.

Растворение протекает самопроизвольно лишь в тех случаях, когда процесс сопровождается уменьшением свободной энергии системы. Изменение этого термодинамического параметра си­стемы полимер - растворитель определяется вторым законом термодинамики:



(3)

где GСМ, НСМ и SСМ - изменение свободной энергии, энтальпии и энтропии растворения соответственно.

Сольватационное взаимодействие макромолекул и молекул растворителя существенно изменяет способность полимерных цепей к конформационным переходам, то есть влияет на их равно­весную гибкость. По величине термодинамического сродства к полимеру все растворители делятся на «хорошие» и «плохие». Для термодинамически «хороших» растворителей характерно образование достаточно мощных сольватных оболочек вокруг макромолекул, что существенно уменьшает возможность их конформационных переходов, то есть обусловливает снижение рав­новесной гибкости.

В «хороших» растворителях размеры молекулярных клубков увеличиваются, что приводит к изменению их гидродинамиче­ских свойств, а количество кинетически независимых частиц, в роли которых выступают сегменты макромолекул, снижается. Это влечет за собой изменение количественных характеристик растворов полимеров.

В термодинамически «плохом» растворителе внутреннее взаимодействие преобладает над сольватационным, и макромоле­кула стремится свернуться в сравнительно плотный клубок.

Способность полимера растворяться в различных жидкостях можно теоретически рассчитать двумя методами: по Гильдебранду-Смолл и по Аскадскому.


Каталог: new -> SubjectFGOS
SubjectFGOS -> Учебное пособие для бакалавров инженерного факультета по направлению 55900 «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств»
SubjectFGOS -> 1 Какая цветовая модель содержит следующие цвета: голубой, пурпурный, желтый
SubjectFGOS -> Методические указания к выполнению лабораторной работы по курсу «Технология пищевых производств» для студентов специальности 260601. 65
SubjectFGOS -> 3 Методы теории оценивания
SubjectFGOS -> Формирование структуры металлов при кристаллизации
SubjectFGOS -> Состав и физические
SubjectFGOS -> Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплинам «Поверхностные явления, дисперсные системы», «Коллоидная химия» для студентов специальностей
SubjectFGOS -> Учебное пособие для бакалавров инженерного факультета по направлению 55900 «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств»
SubjectFGOS -> Отопление зданий промышленных предприятий


Поделитесь с Вашими друзьями:
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   34


База данных защищена авторским правом ©grazit.ru 2019
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал