ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА НАБУХАНИЯ СШИТЫХ ПОЛИМЕРОВ
Специфика полимерного состояния вещества обуславливает особые свойства растворов полимеров как систем переходных между истинными гетерогенными системами и истинными растворами. Поэтому растворы полимеров рассматривают, учитывая их свойства, присущие как истинным растворам, так и коллоидным системам.
Растворы полимеров в известных условиях способны терять свою текучесть, т.е. переходить в студни. Застудневание может происходить самопроизвольно, при изменении температуры, при концентрировании раствора или при добавлении к нему некоторых количеств электролита. Как правило, под действием того или иного фактора структурная вязкость системы возрастает, что приводит к превращению жидкости в студень.
Студнем или гелем называется такая форма коллоидной системы, когда вся система в целом имеет желатиноподобную консистенцию с определенными и типичными механическими свойствами полутвердого тела.
Нерастворимые в воде гели-полиэлектролиты с ограниченной способностью к набуханию часто обладают выраженной способностью к ионному обмену. Эти вещества известные как ионообменные смолы или иониты нашли широкое применение в различных областях химической технологии (очистка воды, получение редких и рассеянных элементов и многое другое). Иониты имеют структуру в виде каркаса, «сшитого» обычно ковалентными связями.
Студни и процесс застудневания имеют большое значение в медицине и биологии. Причина застудневания состоит в возникновении постоянных связей между молекулами высокомолекулярного вещества, которые в растворе вели себя как отдельные кинетические единицы. Постоянные связи в растворах полимеров могут образоваться за счет сильно взаимодействующих между собой полярных групп макромолекул, за счет взаимодействия ионизированных ионогенных групп, несущих электрические заряды разного знака.
Наиболее интересными особенностями студней являются их механические свойства, в частности эластичность. В отличие от растворов полимеров студень способен противостоять течению вплоть до какого-то определённого значения напряжения сдвига и ведет себя при сдвиговых усилиях ниже этого значения как эластичное твердое тело, способное к обратимой деформации.
Гели делятся на две группы: 1) эластичные, или набухающие (например, желатина, агар-агар, каучук), и неэластичные (хрупкие), или ненабухающие (например, кремневая кислота, некоторые гидраты оксидов тяжелых металлов). Неэластичные гели впитывают всякую смачивающие их жидкость, и при этом объем их почти не изменяется. Эластичные гели поглощают не все смачивающие их жидкости, а только некоторые. Чаще всего этими жидкостями являются те, в которых вещество геля может существовать в виде золя, а также и жидкости, сходные с ними по своему химическому составу. Поглощение жидкости эластичным гелем сопровождается сильным увеличением объема. Это явление называется набуханием. Таким образом, желатина и агар-агар набухают только в воде или в водном растворе глицерина и не набухают в органических жидкостях. Каучук набухает в сероуглероде, в бензоле и его производных, но не набухает в воде. Набухание геля часто является дальнейшей стадией его диспергирования в данной жидкости, вплоть до образования золя. Так, гумми-арабик - в воде, сырой каучук - в бензоле сначала набухают, а затем переходят в коллоидный раствор. Но нередко процесс заканчивается одним набуханием и образования золя не происходит (например, набухание целлюлозы в воде, вулканизированного каучука в органических жидкостях).
Студни первой категории называются неограниченно набухающими, студни второй – ограниченно набухающими. При изменении физических условий один и тот же студень может иногда переходить из одной категории в другую. Так, желатина и агар-агар в холодной воде ведут себя как ограниченно набухающие студни, а при повышенной температуре делаются ограниченно набухающими.
Количество поглощенной жидкости часто значительно превосходит вес сухого геля, следствием чего является увеличение его веса и объёма. Увеличение объема геля является причиной так называемого давления набухания, то есть давления, которое оказывает набухающее вещество при увеличении своего объёма на встречаемые им препятствия.
При набухании наряду с увеличением объёма студня, происходит сжатие
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
