A duzzadási polimerek - Encyclopedia mplast
Duzzanata polimerek (duzzanat, Quellung, gonflement) - ez a növekedés a mennyiség (tömeg) a polimerek eredő felszívódását kis molekulatömegű folyékony vagy annak gőz. Nem korlátozott duzzadási néha polimer oldódási folyamat, de a helyes, hogy használja a „duzzadási” csak azokban az esetekben, ahol a folyadék felszívódik korlátozott, vagy megelőző szakaszban oldódás, hiszen, mint egy szabály, hogy a reprezentáció a duzzanat társított megtartva az általános formája a minta.
Mennyiségi jellemzői duzzadás:
A duzzanatok nagyságát (α) úgy határozzuk meg, a tömeg (térfogat) által elnyelt folyadék a polimer a tömeg (térfogat) az eredeti polimer (mo):
nabuhaniyadx / dτ ráta (τ - időtartama duzzanat) általában a maximális értéke az elején a folyamat. A korlátozott duzzadási, mint a rendszer közelít az egyensúlyi állapotban DX / dτ-> 0. és α-> αmah (αmah - egyensúlyi, vagy a maximális, a duzzadási fok).
A kinetikája duzzanat leírható különböző egyenletek.
A legegyszerűbb esetben (1. görbe az 1. ábrán) széles körben alkalmaznak differenciálegyenlet 1. vagy annak szerves formában (2. egyenlet):
Egyes esetekben, elérése után a legnagyobb fokú duzzanat (a polimer „küld” része az abszorbeált folyadék eredményeként azok szerkezetének és beállítása során bekövetkező relaxációs folyamatok (1. ábra, 2. görbe).
Amikor duzzanat miközben állandó térfogatú polimer a mintában fejlődő nagyon magas nyomás. Az abszorpciós folyadék első polimert részletekben (akár 3-5 tömeg%), duzzadási nyomás több száz MN / m 2 (több ezer kgf / cm 2), és a felszívódása kettő-négy alkalommal száma csökken 0,15-0,2 MN / m 2 (1,5-2 kgf / cm 2). egyensúlyi állapotára felel nullára duzzadási nyomás.
A reakcióban a poláros polimerek poláros, kis molekulatömegű folyékony abszorpciós folyadék először részletekben kíséri felszabadulása egy viszonylag nagy mennyiségű hő; további felszívódás kíséri enyhe termikus hatása. Duzzanat a flexibilis láncú polimerek nem-poláros, hogy a nem-poláros folyadékok nem társul szignifikáns termikus hatások, mint ahogyan elsősorban a változás az entrópiában a rendszer.
Ha jelöljük x0 polimer arányban (tömeg) a rendszerben a hőmérséklet T0. A duzzanatok nagyságát tömeg (%) mennyiségben a - (1 / X0) × 100. A kritikus hőmérséklet felett a keverés koncepcióját az egyensúlyi duzzadási fok nincs értelme, mivel a kis molekulatömegű folyékony polimert és kompatibilis minden arányban.
Amikor duzzadt, egyensúlyi állapotban az amorf polimer megfelel egyenlőség termodinamikailag kémiai potenciálok a kis molekulatömegű folyékony tiszta formában, és a duzzadt polimer. A tiszta, alacsony molekulatömegű folyékony relatív gőznyomás felett a megduzzadt polimer egyensúlyi helyzete 1. csökkentése ez a nyomás eredményeként a bevezetése bármely folyadék oldott anyagok kell vezetnie, elvileg, hogy csökkenti a mértékét polimer duzzadása.
Ez a jelenség azonban bonyolult amiatt, ha bevezetjük a folyékony komponens aktívan kölcsönhatásba lép a polimer (például egy oldószer a polimer).
A duzzanatok nagyságát az amorf polimerek általában a hőmérséklettel növekszik, ami annak köszönhető, hogy fokozott mobilitása a rendszer alkatrészeinek. De bizonyos rendszerek, például cellulóz (vagy alacsony-szubsztituált-éter) - a víz, a duzzadási fok csökken a hőmérséklet növekedésével. Ez annak köszönhető, hogy törés magasabb hőmérsékleten a hidrogén-kötések között a víz és a polimer.
A duzzanatok nagyságát az amorf polimerek lényegében függ a történelem a minta. A filmek és nyert rostokat az oldószer elpárologtatásával a egyfázisú oldatok a polimer lehet őrizni belső feszültségek okozta idején átmenet egy üveges állapotú. Ebben a közbenső értéket a duzzadás mértékét magasabb lehet, mint az egyensúlyi értéke (1. ábra 2. görbéje). További jelentős hatással van a polimer duzzadás a történelem, a minta, ha meg is érkezett a rendszer gélesített. A zselé nyert polimer oldatot hűtéssel vagy egy anyag hozzáadása, amely nem egy oldószerben, nagy belső feszültségek megmaradnak a szárítás. által okozott nem-egyensúlyi jellege az oldószer eltávolítása, valamint a összeomlása a rendszer két fázisban. Duzzadó minta célja, hogy visszaállítsa a térfogata és alakja, hogy már benne rejlő zselés szárítás előtt. Így a duzzadásának mértékét a zselatin nagyobb, minél kisebb a kezdeti koncentrációja az oldat, amelyből a zselé. Ha a minta fogadására zselatin az oldatból a víz elpárolgása fölötti hőmérsékleten a gélesedési pont (található a tartományban 33-38 ° C), a duzzadási fok vízben további rohamosan csökken.
Hiszterézis hatások duzzadási polimerek szárítással állítjuk elő a gélek, egyértelműen látható oldásával zselatin. Ha a zselatin lemez (vagy a fa ragasztó) merítse forró vízben, majd egy réteg homogén koncentrátumot megoldást a felületén. amely megakadályozza a víz behatolását a lemezvastagság, és előírja a nagyon hosszú ideje átvinni a teljes tömege a minta oldatban. Másrészt, a duzzanat a lemez hideg vízben nagyon gyors, mivel a helyreállítási pihenést. aki szolgált zselé szárítás előtt. Víz behatolását a lemez elősegíti az azt követő gyors oldódását a zselatin melegítés.
A duzzanatok nagyságát függ a háromdimenziós polimer hálózati frekvencia. Így slabovulkanizovannogo gumi duzzadásának mértékét a szénhidrogének lehetnek 500- 1000%. az ebonit (nagyfrekvenciás grid) - 150- 250%. Bizonyos feltételek mellett a duzzadás mértékét a térhálósított polimer lehet becsülni hálózati frekvencia.
Duzzanata kristályosítható polimerek.
Teljesen kristályos polimert nem, elvileg, hogy duzzad folyadékok. Azonban, mivel a tényleges sem a polimer nem teljes mértékben kristályosodik, és jelenléte miatt hibák a krisztallitok kristályos polimereket is megduzzadnak. Ha a feltételek megszerzésének a polimer kristályosodási nem fejeződött be amorf üveg összetevő, a duzzanat a folyékony vezethet a váltási pont alacsonyabb, mint az üvegesedési hőmérséklet a kísérlet és további kristályosodását amorf része a polimer. A görbe a koordinátáit a duzzadás mértékét - lehet egy maximális idő (azaz, van egy csökkenése a duzzadásának mértékét az idő).
A gyakorlati jelentősége a jelenség a duzzanat.
Duzzadás egy olyan szükséges lépés a sok folyamat módosítását és processzálását a polimerek. például azok formálása. A polimerek módosítására duzzadással megkönnyíti a hozzáférést a belső a polimer részecske reagensek.
Például, a termelés viszkóz szálak és felgyorsítsa a kialakulását celofán xantát cellulóz vizes oldatával kezeltük a lúgok, ami súlyos duzzanat a szálak. Ebben a tekintetben, nagy figyelmet kell fordítani a megszerzésének feltételeit a kiindulási anyag, mivel a duzzadási fok a polimer jelentős hatással van a háttér. Technológiai folyamatok festés, farost, főzés, cserzőüzemekből, az élelmiszer-feldolgozás és még sokan mások is kapcsolódik a duzzanat jelenség.
Sok esetben, a polimer duzzadása anyagok nem kívánatos. Például, duzzanata természetes és szintetikus szálak, a bőr vezet a változás a mérete és alakja, hogy a termékek nedvesítés után. Intenzív duzzanat gumi olajok használatát korlátozza a természetes termékek és bizonyos típusú szintetikus gumi, mint az értékcsökkenés alkatrészek eszközök és gépek.
Csomagolóanyagok celofán, amikor duzzadt víz nem csak a változás nagysága, de elveszíti akár 50-60% -a kezdeti mechanikai szilárdság. Festékek kapott duzzadási könnyen lefejthető a szubsztrát. Annak megakadályozása érdekében ezek a káros hatások A termék polimerek védik bevonatok, ellenálló az agresszív környezetben, vagy a polimert alávetjük egy szerkezeti vagy kémiai módosítás, különösen térhálósított. Strukturális módosítás eredményeként az drámai csökkenése duzzanat vízben, akkor fordul elő, például polivinil-alkohol szálak orientációs nyújtás.