Содержание
1. Свойства полимера и выбор мономера
2. Молекулярная масса — важнейшая характеристика полимера
3. Проблемы, возникающие при растворении полимеров
4. Вязкость растворов полимеров
Возможно вы искали - Дипломная работа: Полимеры 3
5. Фазовое разделение растворов полимеров
6. Фазовое разделение при нагревании водных растворов полимеров с оксиэтиленовыми группами
7. Влияние растворителей и поверхностно-активных веществ на растворы полимеров
1. Свойства полимера и выбор мономера
Синтетические полимеры получают полимеризацией мономеров. Мономеры в процессе полимеризации поставляют повторяющиеся единицы; например, акриловая кислота полимеризуется в полиакриловую кислоту. Полимер может быть линейным, разветвленным или поперечно сшитым, как показано на рис. 1, а. Чтобы понять поведение полимера в растворе, важно представлять, к какому типу полимеров принадлежит данный полимер, поскольку свойства их растворов сильно различаются.
Похожий материал - Контрольная работа: Полиоксиэтиленовые цепи
Если в синтезе полимера участвовало более одного вида мономеров, его называют сополимером. Мономерные звенья в сополимере могут быть либо статистически распределены, либо образовывать блоки, либо цепи одного из мономеров прививаются к цепи другого мономера как к основе, как это показано на рис. 1, б. Свойства растворов и поверхностные химические свойства очень сильно зависят от того, к какой группе принадлежит сополимер. Некоторые структуры, приведенные на рис. 1, б, обладают поразительной поверхностной активностью.
Синтетические полимеры удобно классифицировать по полярности мономерных звеньев: 1) неполярные полимеры; 2) полярные, но нерастворимые в воде полимеры, например поли и поли; 3) водорастворимые полимеры, например поли и поливиниловый спирт; 4) ионизующиеся полимеры, например полиакриловая кислота.
Рис. 1. Полимеры классифицируются по структуре и химическому составу макромолекул
Очень интересно - Реферат: Полистирол
Конфигурация полимера в растворе зависит от баланса между взаимодействием сегментов с растворителем и взаимодействием сегментов друг с другом. Полимер может быть в состоянии статистического клубка, иметь вытянутую или спиральную конфигурацию. Синтетические полимеры обычно имеют конфигурацию статистического клубка. Полиэлектролиты, в которых мономерные единицы заряжены, при определенных условиях образуют жесткие стержни.
2. Молекулярная масса — важнейшая характеристика полимера
За исключением белков, почти невозможно найти полимер, в котором все макромолекулы имели бы одну и ту же молекулярную массу. Синтетические полимеры, а также полисахариды характеризуются распределением по молекулярным массам, которое зависит от метода синтеза полимера и способов фракционирования. Схематически молекулярно-массовое распределение полимера показано на рис. 2. Важно понимать, что некоторые физические свойства полимеров более чувствительны к наличию низкомолекулярных фракций, другие — к наличию высокомолекулярных фракций. Молекулярно-массовое распределение удобно определять методом гель-проникающей хроматографии. Величину молекулярно-массовой полидисперсности можно получить, определив среднюю молекулярную массу двумя методами с различным способом усреднения.
Среднечисленная молекулярная масса Mn концептуально наиболее проста и определяется как
Вам будет интересно - Статья: Полиэфируретаны на основе 1,5-нафтилендиизоциаиата, структура и термическое поведение
где Ni — число молекул, имеющих молекулярную массу Mi . Величину Mn можно определять по понижению точки замерзания, по осмотическому давлению, а также с помощью химического анализа концевых групп.
Другая усредненная характеристика — средневесовая молекулярная масса Mw , когда усредняющим множителем служит масса w. Средневесовая молекулярная масса определяется как
Рис. 2.Схема распределения полимера по молекулярным массам
Похожий материал - Курсовая работа: Получение азотной кислоты
Экспериментально величину Mw можно найти методами светорассеяния, классического или квазиупругого. Молекулярная масса Mw чувствительна к высокомолекулярным фракциям, поэтому всегда превышает величину Mn . Для пояснения этого проведем следующий расчет. Если мы имеем 100 молекул с молекулярной массой 100 и одну молекулу с молекулярной массой 10000, Mn равна -200, a Mw — 5000. Поэтому при определении молекулярной массы методом светорассеяния очень важно контролировать условия для избежания загрязнения дисперсными частицами, например пылью, поскольку это будет сильно влиять на результат. Отношение средневесовой молекулярной массы к среднечис-ленной молекулярной массе служит мерой полидисперсности образца. Образец можно считать монодисперсным, если это соотношение не превышает 1.1.
3. Проблемы, возникающие при растворении полимеров
Растворение полимера иногда вызывает проблемы не только в лаборатории, но и в промышленном масштабе. Процесс растворения полимера начинается с того, что растворитель, более подвижный, чем полимерные цепи, проникает между ними и вызывает набухание полимера. Раствор полимера затем становится очень вязким и липким. В результате весь полимер налипает на стенки контейнера. На следующей стадии процесса растворения полимерные цепи распутываются и диффундируют из геля в растворитель. Это медленный процесс, поскольку динамика полимерных цепей, которая в свою очередь зависит от молекулярной массы полимера, является лимитирующей стадией растворения. Полимер, налипший на стенки контейнера, имеет небольшую площадь контакта с растворителем, поэтому растворение занимает много времени. Например, растворение поли в воде при нейтральном рН занимает по крайней мере 24 часа.
Известны некоторые приемы, позволяющие преодолеть проблему растворения полимеров. В промышленности применяют разбавление готовых высококонцентрированных растворов полимера. Другой путь — использование порошкообразных полимеров. Например, поли при высоких рН не растворяется в воде, но порошок полимера легко диспергируется в воде при рН выше 8 при сильном перемешивании. Затем рН быстро снижают до 3-4 при энергичном перемешивании. При этом частицы полимера не агломерируют, а наоборот начинают растворяться. Таким образом процесс растворения будет протекать на несколько порядков быстрее, поскольку суммарная площадь полимерных частиц гораздо больше, чем у полимера, налипшего на стенки контейнера.