Duzzanata polimerek - studopediya
Az oldódási folyamat spontán végbemegy IUD, de hosszú ideig, és megelőzi duzzanat a polimert egy oldószerben. A duzzadási - ez a növekedés a tömeg és a térfogat a polimer által a penetráció az oldószer-molekulák a térbeli szerkezet a méhen belüli eszköz. Az ok a duzzanat egy nagy különbség a molekuláris oldott anyag mérete és az oldószer és, mint a következtében, hogy nagy a különbség diffúziós sebességgel. Ezért, amikor a duzzanat fordul elő az első lényegében egyoldalú diffúziója oldószer molekulák térbeli rácsot a polimert az ugyanolyan jellegű, mint a ozmózis az oldószer az ozmotikus cellában a pórusokon át a féligáteresztő membrán. Mindkét folyamat által okozott a vágy, hogy kiegyenlítse a rendszer komponens-koncentrációk. Mechanizmus duzzanat csökkenti a penetráció az oldószer-molekulák a következő rétegek és a polimer szolvatáció megfelelő részein a polimer láncban. Ennek eredményeként a makromolekula „lazítani”, ami megkönnyíti a további behatolását oldószer-molekulákat, és növekedése a tömegét és térfogatát a polimer.
Kétféle duzzadás: korlátlan végződő teljes feloldódását a méhen belüli eszköz (például, duzzanat a zselatin vízben, benzolban gumi, nitrocellulóz acetonban) és korlátozott. képződéséhez vezet a duzzadt polimer - zselé (például, duzzanata-cellulóz vízben, zselatint hideg vízben, a vulkanizált gumi, benzol). Vezető okok korlátozott a polimer duzzadása az oldószerben legalább két. Először is, gyenge termodinamikai minőségét az oldószer képest a polimer. Ha oldószert termodinamikai minősége javul (pl, ha a hőmérséklet emelkedik) ebben az esetben, korlátozott duzzadási fejlődhet korlátlan. Ha a polimer térbeli hálózat kémiai kötések alakítják ki, a lánc bármely olyan hőmérsékleten nem lehet elválasztani, azaz duzzanat mindig korlátozni fogják. Következésképpen, a térhálós polimerek oldhatatlanok elvileg, ezek csak akkor lehet korlátozni, hogy megduzzadnak, gélképzésre. Gélek malotekuchie vagy egy nem-folyó oldatok polimerek elasztikus tulajdonságokkal.
Ennek megfelelően, a természet a rács gélek kétfélék. Az első típus magában foglalja a gélek képződő duzzanata térhálósított polimerek, amelyekben a térbeli tartó kémiai kötések alakítják ki. A második típus körébe gélek térbeli keretben kialakított gyenge intermolekuláris kötések (zselé). Gélek Az ilyen típusú kialakítva bontással az oldatot két fázisra eredményeként hőmérséklet-változás, vagy hozzáadtuk kicsapószer. Koncentráltabb fázis képződik egy keret, amelyben a mikrocseppeket kevésbé koncentrált fázisban. Oldatokban részben kristályosítható polimerek, például, az oldatok a polivinil-alkohol, a térhálósítási csomópontot makromolekulák kristályos képződmények.
Fiziko-kémiai tulajdonságait a géleket által nagyban meghatározott természete. Így gélek az első típusú reverzibilis alakváltozást eléri száz százalékos, és entrópiás jellegű, azaz a változásával kapcsolatos konformációjában a lánc szegmensek. Gélek második típusú váltvaforgató deformáció éri kisebb mennyiségben, és az energia természete miatt a rugalmas meghajlása a polimer váz az alkalmazásnál egy külső erő. van egy maradék irreverzibilis deformációja alkalmazásának hatására nagy terhelések és hosszú ideig tartó kitettség mindkét típusú zselék, vagyis A. Irreverzibilis gélek alakváltozása az első típusú kíséri törés kémiai kötések és a kialakulását új részecskék rekombinációval. Ezt a folyamatot nevezzük kémiai felett
Gélek vannak osztva, reverzibilis és irreverzibilis tekintetében a hőmérséklet-változás.
A gélek elsőrendű visszafordíthatatlan. Gélek a második fajta reverzibilis, az olvadási hőmérséklet (gélesedés) közeli hőmérsékleten a fázis elválasztó rendszer.
Az egész folyamat a duzzadási és oldódási a méhen belüli eszköz lehet feltételesen osztva több lépésben (1. ábra).
1. ábra. Az egymást követő lépéseket: (a - g) feloldjuk az alacsony molekulatömegű folyékony IUD
A kezdeti szakaszban (. Ábra az 1a), a rendszer két összetevőből áll: a kis molekulatömegű polimert és folyékony. Napfény a®b azzal jellemezve, intenzív infiltrációja folyékony, alacsony molekulatömegű molekulák a polimer szerkezetben, és szolvatációs a polimer lánc kíséri, mint általában, a hő felszabadulását. A változás entrópia, mint a entalpia tényező kissé. Ebben az esetben a polimer térfogata növekszik, de a teljes térfogata a rendszer polimer-oldószer csökken. Ezt a jelenséget nevezik a kontrakciót és hőfelszabadulással mutatja fizikai-kémiai jellegét a folyamat. Napfény b®v képviseli a kezdeti szakaszában eloszlása a polimer makromolekulák a teljes mennyisége az oldószer és jellemzi növekedése entrópiája a rendszer miatt a növekvő számú lehetséges konformációt. Entalpia rendszert, ha változás jelentéktelen mértékben. Ebben a szakaszban általában van az alap térfogat-növekedést és a polimer massza. Ez az eredmény továbbá az oldószer behatolásához molekulák a polimer hálózat, annak fellazulása és az ebből következő részleges felszabadulását makromolekulák. Bizonyos makromolekulák kezdenek elszakadni egymástól, és bejut a kis molekulatömegű folyékony réteget.
Korlátozott duzzadási végződik a b lépésben vagy gélképződés.
Továbbfejlesztése a folyamat - korlátlan duzzadás - oldódási vezet a polimer, azaz formáció IUD oldatot (ris.1g). V®g átmenet akkor eredményeként a diffúzió a teljesítmény és a jellemző, hogy jelentős növekedése az entrópia a rendszer. Így a makromolekula IUD egyenletesen elosztva az egész térfogata kis molekulatömegű oldószer valódi oldatot képeznek. Mivel a felbomlása a polimerek főként növekedése entrópia, majd oldatainak stabilitását a méhen belüli eszköz elsősorban az entrópia tényező.
A polimer, hogy több tényező befolyásolja a duzzanat és oldódás:
1) a polimer természetétől és az oldószer -Elõször csak a polaritást. Ha a polimer lánc egységek és oldószer molekulák nagyon eltérő polaritású, a duzzanat és a beoldódás megtörténhet.
2) a rugalmasságot, a polimer láncban. feloldunk egy polimer rokon a rugalmas áramkör. oldódási mechanizmus elválasztani az áramkörök egymástól, ha a flexibilis áramkör, áramköri részeket lehet választani anélkül, hogy speciális energiaköltségek. Rugalmas áramkör könnyen diffundál az oldószerben, és ezért könnyen feloldódik, és megduzzad.
3) a molekulatömeg a polimer -Mi nagyobb a molekulatömeg a polimer, annál nagyobb az energiája a kölcsönhatás a láncok, így a molekulatömeg növekedésével a polimer számos polimergomologichnom képes feloldani ugyanabban az oldószerben csökken.
4) elektrolitok jelenlétében. Action ion elektrolitok duzzanat poláris Navy miatt képes a hidratálást. Mivel hidratált anionok előre kationok, az utóbbi hatása a duzzanat ezen polimerek elhanyagolható. A képesség, hogy csökkentsék a duzzanat anionok található az úgynevezett liotróp sorozat, vagy a Hofmeister-sorozat (az azonos kation):
CNS - Jonah CNS - növekedés duzzanat annak a ténynek köszönhető, hogy a kis hidratáló, hogy jól vannak-on adszorbeált makromolekulák haditengerészet. Eljárás ionok gátolják duzzanat, így például szulfát- - ionok erősebb, mint az összes anion ebben a sorozatban hidratálódnak, ezáltal csökken az összeg a „szabad” (nem köti a hidrát burok) vizet. 5) pH (polielektrolit). A pH hatása a közeg különösen jelentős nagy molekulatömegű elektrolit (fehérjék, nukleinsavak, cellulózszármazékokkal és keményítő). Minimális duzzanat megjegyezte izoelektromos pont, mint a teljes elektromos töltéshez ott makromolekuláris fehérjék és rendre azok mértéke Alacsonyabb vagy magasabb pH-növeli az ionizációs a funkciós csoportok, ami a taszítása ugyanolyan töltésű része a polimer lánc és annak lazítás. Következésképpen, a vízmolekulák könnyebben behatol a tér között, a láncok, amely befolyásolja a nagyságát duzzadási irányába növekvő azt. Egy példa a pH hatását a duzzanat emberi szövet okozta ödéma méh vagy hangya mérget, amelynek savas reakció. Tanulmány a polimer duzzadási folyamat lehetővé teszi, hogy meghatározzuk termodinamikai oldószer minősége tekintetében a polimer (érdemben Huggins állandók c). Ismeretes, hogy az összes oldószer szempontjából kölcsönhatása azzal a polimerrel osztva termodinamikailag jó, a rossz és az ideális. Egy termodinamikailag jó oldószer, reagáltatjuk a polimer-oldószer előnyösebb, mint a polimer-polimer kölcsönhatás. Egy termodinamikailag gyenge oldószer, még előnyösebben a polimer-polimer kölcsönhatás. Ideális esetben oldószer előnyösen azonos érintkezők egyaránt. Lineáris makromolekula egy termodinamikailag jó oldószerrel azt feltételezik konformációjának egy úgynevezett duzzasztott polimer tekercs. A méretei a makromolekuláris tekercs növekszik képest a polimer mérete ideális oldószerben. A gyenge oldószereket polimer tekercsek vannak tömörítve, és megteszi gömböcske konformáció. Abban az esetben, az úgynevezett ideális, vagy más módon, # 952; -rastvoriteley, gubanc van egy konformáció megfelelő a gubanc, követve a Gauss statisztika. A mennyiség Huggins konstans c jellegétől függ az oldószer és a polimer, annak molekulatömegétől és a hőmérséklet. Az érték a c = 0,5 jellemzi polimer állapotban egy ideális Gauss tekercs. Az érték a c <0,5 соответствует полимерам в термодинамически хороших растворителях, c> 0.5 - termodinamikailag gyenge oldószereket. A molekulatömeg növekedésével állandó értékét c növekszik. Annak meghatározására, Huggins állandókkal korábban szükséges, hogy meghatározzuk a térfogati hányad Jn polimert duzzadt minta egyensúlyi (ha a maximális duzzadási fok) és duzzanat K együttható: A további számítások kölcsönhatási paraméterre c (Huggins konstans) általános képlete a: ahol Mn - szám szerinti átlagos molekulatömege a polimer vizsgált, Mc - molekulatömege jövesztőlánc közötti entanglements, rongykorong - kezdeti tömegének a polimer, rp a sűrűsége a polimer, az egyensúlyi térfogata VL abszorbeált folyadék (oldószer) Mx - moláris tömege az oldószer. A térhálósított polimerek esetében, duzzanata adatok mértékének meghatározása polimer térhálósítás j: . Mt, ahol az úgynevezett pillanatnyi molekulatömegű -te térhálós polimer tömege a nettó. Meg kell használni a következő egyenlettel: a duzzadási arány K ebben az esetben határozza meg a (5) képletű: duzzanat a polimer duzzadásának mértékét méretű, a következő egyenletből meghatározzuk:Kapcsolódó cikkek