Російський державний університет нафти і газу
ім. І.М. Губкіна
Реферат на тему:
Теорії і термодинаміка освіти розчинів полімерів
Виконав:
Підвисоцький Олександр Сергійович,
ХТМ - 14-02
Москва +2014
Зміст
1. Введення
2. Особливості властивостей розчинів полімерів
3. Фактори, що впливають на термодинаміку розчинення полімерів
4. Теорії і термодинаміка освіти розчинів полімерів
4.1 Теорія Флорі-Хаггінс
4.2 Теорія Пригожина-Паттерсона
Висновок
Список літератури
1. Введення
Розчини полімерів в низькомолекулярних рідинах (НМЖ) мають важливе практичне значення. По-перше, вивчення властивостей розчинів дозволяє визначити основні молекулярні характеристики високомолекулярних сполук (ВМС): молекулярну масу (М), форму макромолекул і параметри їх гнучкості. По-друге, синтез багатьох полімерів протікає в розчинах, тому закономірності реакцій утворення їх макромолекул будуть визначатися і властивостями розчину. По-третє, переробку деяких полімерів у вироби здійснюють через розчини: Плівка-волокноутворення, нанесення покриттів, виготовлення наповнених пластиків і так далі. У зв'язку з цим постає завдання визначення основних залежностей між властивостями розчинів ВМС і їх технологічними характеристиками. По-четверте, багато полімери застосовують у комбінації з низькомолекулярними речовинами (наприклад, пластифіковані ВМС). Фізико-хімічні властивості виробів з подібних систем в значній мірі визначаються специфікою взаємодії полімеру і НМЖ. У деяких галузях техніки важливе практичне значення має стійкість полімерів до дії розчинників, прогнозувати яку можна на підставі властивостей систем «ВМС-НМЖ». Для вирішення даних задач необхідно добре знати теорію розчинів полімерів.
2. Особливості властивостей розчинів полімерів
Перш ніж перейти до опису теорій розчинів полімерів, необхідно зрозуміти, чому не можна застосовувати класичні теорії розчинів НМЖ до даних систем (наприклад, теорія регулярних розчинів Гільдебранда-Скетчарда). Специфіка властивостей розчинів ВМС обумовлена ??насамперед великими розмірами і гнучкістю макромолекул. Розглянемо деякі особливості розчинів полімерів:
Розчини ВМС мають формальне схожість з колоїдними системами на основі низькомолекулярних речовин. Загальним їхнім формальним ознакою є наявність в НМЖ великих за розміром частинок (макромолекул у разі розчинів полімерів і близьких до них за розмірами частинок дисперсійного речовини у разі колоїдних систем на основі НМС).
Розчини полімерів мають високу в'язкість навіть при великому розведенні (наприклад, при концентраціях менше 1%). Ця особливість характерна тільки для полімерних розчинів і обумовлена ??довголанцюгові будовою їх макромолекул.
Процесу утворення розчину полімеру завжди передує набухання - одностороннє поглинання НМЖ (або її пара) полімером. Набухання буває необмеженим і обмеженим. Необмежене набрякання - набухання, мимовільно переходить у розчинення. Обмежене набухання - процес змішування полімеру і розчинника, обмежений тільки стадією поглинання розчинника полімером (мимовільного розчинення не відбувається). При обмеженому набуханні утворюються дві співіснуючі фази: набряклий полімер і чистий розчинник (можливо, розбавлений розчин в ньому ВМС, якщо останній частково розчинний). Ці фази розділені поверхнею розділу і знаходяться в рівновазі.
Нездатність проникати через напівпроникні мембрани, що позначається на осмотическом тиску розчинів полімерів. Воно виявляється вищою, ніж це випливає з рівняння Вант-Гоффа.
3. Фактори, що впливають на термодинаміку розчинення полімерів
На термодинамічні параметри розчинення впливають різні фактори. Розглянемо основні з них.
Природа ВМС і НМС. Набухання і розчинення полімерів залежить від хімічної будови їх ланцюгів і молекул розчинника (насамперед від полярності). Якщо різниця в полярності велика, то взаємодії не буде, а, отже, набухання не відбудеться (наприклад, поліізопрен не взаємодіє з водою). Коли ж полярності близькі, то взаємодія тим більше, чим ближче вони по полярності (наприклад, полівініловий спирт і вода). В даному випадку набухання йде.
Гнучкість полімерного ланцюга є в...
