Лекция №9

ЖМҚ физика-химиялық және механикалық қасиеттері. ЖМҚ агрегаттық, фазалық және физикалық күйі. ЖМҚ деформациясы және оның деформациялану өлшеміне әртүрлі факторлардың әсері.Полимерлер-дің шынылану, жоғары эластикалық қүйінің ерекшеліктері. ЖМҚ ориентациясы, кристаллизациясы және кристалданудың бұзылуы. Макромолекуланың мм формасының арасындағы байланыс, оның жұмсаруы, молекулалық күштерінің өлшемі және физико-механикалық қасиеттері. Полимерлердің концентрлі ерітінділері. Ісіну мен ерігіштік арасындағы байланыс. Макромолекуланың формасы мен құрылысы. Пластификациялау..

Жоспар:

1. Полимерлердің агрегаттық, фазалық және физикалық күйі.

2. ЖМҚ деформациясы және оның деформациялану өлшеміне әртүрлі факторлардың әсері.

3. Полимерлер-дің шынылану, жоғары эластикалық қүйінің ерекшеліктері.

4. ЖМҚ ориентациясы, кристаллизациясы және кристалданудың бұзылуы.

5. Концентрлі ерітінділері. Ісіну мен ерігіштік арасындағы байланыс.

Талшық түзуші полимерлердің (талшықтар, қабыршақтар т.с.с.) негізінде бұйымдарды дайындау және техникалық қолдану мүмкіндігі қыздырғанда және суытқанда жоғары молекулалық қосылыстардың физикалық қасиеттерінің өзгеруіне шарттанған

Заттың әрбір бөлігі екі бәсекелес энергетикалық факторлардың: жылулық қозғалыс және молекула аралық өзара әрекеттесу әсерінде жататыны белгілі. Затты қыздырғанда молекулалардың және олардың ассоциаттарының жылулық қозғалысы қарқынды болады, нәтижесінде бөліктер арасындағы орташа статикалық арақашықтық өседі. Молекула аралық өзара әрекеттесудің барлық түрлері (диполь-диполді, индукциялық, дисперсиялық т.с.с.) өзара әрекеттесуші бөліктер арасындағы арақашықтықтың алтыншы дәрежесіне пропорционалды әлсірейді, демек полимерді қыздырғанда молекулалық өзара әрекеттесудің қарқындығы едәуір төмендейді және макромолекулалардың қозғалмалылығы артады.

Заттарды қыздыру немесе суыту бөлшектердің жылулық қозғалысының энергиясының және олардың өзара орналасуның өзгеруіне әкеледі. Температураны жоғарылатқанда немесе төмендеткенде бөлшектердің жылулық қозғалысының қарқындылығы мен молекула аралық өзара әрекеттесуінің өзгеруі заттың агрегаттық күйінің өзгеруін туындатады.

Көптеген заттар үш агрегаттық күйде болатыны белгілі: қатты, сұйық және газтәріздес, соңғы күй полимерлерде болмайды.

Температураны жоғарылатқанда және суытқанда бөлшектердің өзара орналасуның өзгерісі заттың фазалық күйінің өзгеруіне әкеледі. Заттар бөлшектердің өзара орналасуна сипатты бір-бірінен ерекшелінетін үш фазалық күйде болады: кристалды, сұйық (аморфты) және газтәріздес. Газтәріздес күйге бөлшектердің өзара орналасуында реттіліктің толық жоқтығы сипатты. Сұйық (амарфты) күй бөлшектердің өзара орналасуында бергі реттілікпен және арғы реттіліктің жоқтығымен сипатталады. Кристалды күй бөлшектердің өзара орналасуында бергі реттілікпен де, арғы реттілікпен де сипатталады.

Басқаша айтқанда, егер аморфты заттарда көрші бөлшектердің орналасу мүмкіндігі осы бөлшектер өлшемімен өлшенетін арақашықтықта ғана максималды, ал кристалды заттарда бұл мүмкіндік максимумдары бөлшектер өлшемінен асып түсетін толық санда арқашықтықтарда да бақыланады

Құрылымына және сыртқы жағдайларға тәуелді полимерлер аморфты немесе кристалды күйлерде болады.

Полимердің аморфты күйі макромолекулалар орналасуында реттіліктің жоқтығымен сипатталады.

Кристалды күй тек стереоретті полимерлерге тән. Ол төмен молекулалық қосылыстардың ретті кристалды күйінен айтарлықтай ерекшелінеді. Кристалды полимерлерге макромолекулалардың бөліктей реттілігі ғана тән, өйткені кристалдану процесіне макромолекулалрдың ұзын тізбекті құрылымы кедергі жасайды.

Полимерлердің кристалдылылығына тізбекті макромолекулалардың кейбір жеке аймақтарының реттілігін қабылдайды. Кристалды және аморфты аймақ арқылы бір макромолекула өте алады.

Қатаң тізбектігіге тән кристалды аймақтардың фибрилді құрылымы, жинақталған – иілімді полимерлер үшін

Кристалды полимерде үнемі аморфты аймақтар болады және оның кристалдану дәрежесі туралы ғана айтуға болады. Кристалдану дәрежесі сыртқы әсерге тәуелді бір полимерге өзгере алады. Мысалы, полимерлік үлгіні созғанда олардың параллелді ретті орналасуына септігін тигізетін макромолекулалардың өзара орналасуы өтеді және пролимердің кристалдылылығы артады. Полимерлердің осы қасиеттері жоғарылатылған беріктік беру үшін талшықтарды созуда қолданылады.

Аморфты полимерлер үшін температураға (және механикалық кернеу шамасына) тәуелді үш физикалық (деформациялық) күй мүмкін: шынытәріздес, жоғары созылымды және тұтқыр аққыштық. Полимерлерді іс жүзінде қолдану берілген полимердің оны қолдану температурасында осы күйлердің қайсысында жатқанымен анықталады.

 Шынытәріздес полимерлерге қатысты беріктілігі аз (қайтымды) деформациялар (1-10%) тән. Мұнда полимерлік шыны 0,1-1% деформацияларда бұзылатын төмен молекулалық шыны тәріздес денелерден жоғарылатылған беріктігімен ерекшелінеді. Шынытәріздес күйдегі полимерлер пластмассалар өндірісінде қолданылады.

 Жоғары созылымды полимерлер жүздеген процентке қайтымды деформациялануға қабілетті. Эксплуатациялау шарттарында барлық каучуктер жоғары созылымды күйде болады. Бұл күй тек полимерлер үшін тән.

 Полимер тұтқыр аққыштық күйде күш әсерінен қайтымсыз деформация (ағу деформациясы) көрсететін өте тұтқыр сұйықтық сияқты болады. Бұл күй әдетте жоғарылатылған температураларда жүзеге асады және полимерлерден бұйым жасауда қолданылады.

Аморфты күй

Барлық талшық түзуші полимрлер аморфты күйде болады. Қыздырғанда немесе суытқанда агрегаттық күйдің өзгеруі полимерлік материалдың физикалық қасиеттерінің, мысалы механикалық сипаттамаларының өзгерісі бойынша бақылауға болады. Кез келген қатты денеге, соның ішінде полимерлік материалға механикалық кернеу түсіру деформацияны туындатады. аз мәні жағдайында Гук заңы сақталады, яғни Е тең тангенс бұрышына бұрылған ОА аймағының бір сызықтығы бақыланады:

где Е –Юнга модулі.

ВС аймағында «созылымдылық алаңы» жүзеге асады, содан кейін СД аймағында қайтадан үзілгенге дейін өсуімен мәні өседі. Температураны жоғарылатқанда серпімділік модулі төмендейді, ал ВС аймағы – ұзарады; сондай-ақ төмендейді.

Осылайша, қыздырғанда және суытқанда полимерлік материалдың қасиеттерінің өзгерісін және өзгерісімен бақылауға болады. болғанда тәуелділігі термомеханикалық сызық деп аталады, ал болғанда - изотермиялық қыздыру сызығы.

Жоғары созылымдылық аймағы полимерлену дәрежесімен және макромолекулалардың иілгіштігімен байланысты

Мұндағы Р_с – сегменттің полимерлену дәрежесі;

А және В – берілген полимераналогты қатарға тән тұрақтылықтар.

Осылайша, талшық түзуші полмерлердің аморфты күйі шынытәріздес, жоғары созылымды және тұтқыр аққыш түрінде жүзеге асады

Талшықтарды изотермиялық қыздырғанда берілген деформацияға қажетті кернеу біртіндеп өседі. Шынылану температурасы аймағында бұл кернеу максималды мәніне жетеді, содан соң түседі. Значения мәні полимердің орналасу дәрежесінің өсуімен артады және тепе-тең емес жүйенің өлшемі қызметін атқара алады.

Жалпы жағдайда берілген кернеуде қатысты қосынды деформация кернеулік жоғары созылымдылықжәне қайтымсыз иілгіш бөліктерден құралады:

Серпімді деформация валентті бұрыштардың деформациялануымен және атом аралық арақашықтықтың өзгеруімен байланысты. Жүктеуді түсіргеннен соң серпімді деформация 10^-3 сек аз уақытта қалпына келеді..

Құрылым есі деп аталатын жоғары созылымды деформацияға шарттанған құрылымның баяу қалпына келуі полимерлерден жасалған бұйымдарды эксплуатациялау кезінде іс жүзілік мәнге ие.

Иілімді деформация түсірілген кернеу әсерінен макромолекулалардың және басқа элементтердің қайтымсыз жылжуымен туындайды

Тұрақты кернеу кезінде деформацияның жеке бөліктерінің қатынасы деформациялану өтетін температурамен анықталады. Шынытәріздес күйдің аймағы Т_м-нан Т_ш-на дейінгі аралықта жатады, мұндағы Т_м - макромолекулалардың иілгіштігі бай қалмайтын температудан төмен морттық температурасы.

Жоғары созылымды күйдің аймағы Т_ш мен Т_т аралығында жатады, ал тұтқыр аққыштық күй Т_т мен Т_н аралығында жатыр, мұндағы Т_н - ньютондық сұйықтық сияқты ағатын полимердің температурасынан жоғары температура. Т_м болғанда тек серпімді деформация байқалады Т_н – тек иілімді. Т_м-нан Т_н-на дейінгі барлық қалған температуралық аралықта макромолекулалардың иілгіштігіне шарттанған жоғары созылымды деформация байқалады.

Шынытәріздес күйге серпімді деформация ие болады, бірақ жоғары созылымды және иілімді де байқалады. Шынытәріздес күйде полимердің жоғары созылымды деформациясы мәжбүрлі созылымдылық деген атқа ие болды.

Кристалды күй

Заттардың кристалды күйі бөлшектердің өзара орналасуында бергі және рағы реттілік жүзеге асқанда болады. Макромолекулалар сегменттерінің буыны молекула ішілік және аралық өзара әректесе алады. Егер молекула ішілік өзара әрекеттесудің қарқындылығы молекла аралыққа қарағанда жоғары болса, онда макромолекулалар көптеу немесе аздау нығыздалған глобулаға оралуға ұмтылады – ақуыздарға тән жағдай.

Егер молекула аралық өзара әрекеттесу ие болса, онда макромолекулалар полимерлік тізбектердің шумаққа, қорапқа ассоцирленуге ұмтылады. Көрші бөлшектердің өзара орналасуында белгілі бір реттілік осы бөлшектердің өлшемімен өлшемді арақашықтықта іске асатыны белгілі. Бергі реттілік заттардың молекулаларының флуктуациясының нәтижесінде туындайды. Глобуланатын полимерлер жағдайында белгі реттілік макромолекулалар буындарының статикалық орналасу ерекшеліктерін сипаттайды.

Макромолекулалардың өзара орналасуындағы арғы реттіліктің туындауы, яғни кристалдануға қабілеті полимерлік тізбектің ретті құрылымымен анықталады. Макромолекулада эл ементарлы буындар мен орынбасушылар белгілі бір кезектесіп орналасатыны және кеңістікте белгілі бір ретпен орналасатыны белгілі. Егер буындардың қосылуы статикалық сипатта болса, ал орынбасушылар кеңістікте орналасудың артықшылықтарына ие емес, мұндай полимерлер ретсіз құрылымға ие және атактикалық топқа жатады. Бұл түрдегі полимер тек аморфты күйде болады және кристалдануға қабілетсіз

Егер қорапқа ретті құрылған макромолекулалардың ассоциациясы кезінде полимерлік тізбектермен қатар орынбасушылардың да дұрыс жиналуы үшін жағдай жасалады, бөлшектердің өзара орналасуында үш өлшемді реттілік туындайды. Осылайша, полимердің кристалдануы үшін қажетті және жеткілікті жағдай –макромолекулалар тізбектерімен қатар орынбасушылардың да дұрыс өзара жиналуы.

Макромолекула толық кристалданбайды, тек оның бөлігі ғана кристалданады. Полимерлік тізбек жоғары реттілік аймақтары мен аморфты аймақтардан кезектесіп өтеді. Кристалды және аморфты фаза нақты беттік бөлумен бөлінген төмен молекулалық заттардан ерекшелігі полимерлерде мұндай беттік бөліну болмайды. Кристалды аймақ аморфты массада статистикалық орналасқан. Макромолекулалардың иілгіштігі артқан сайын полимерлердің кристалдануы оңай болады.

Кристалды полимерлердің қасиеттерін сипаттау ыңғайлы болу үшін полимерде ретті аймақтардың статикалық орналасуын кристалды аймақтар аморфтымен қатаң кезектесетін эквивалентті моделмен алмастырады.

Ретті полимерлер үшін кристалды күй термодинамикалық тепе-тең болып табылады, сондықтан макромолекулалардың қозғалмалығының өсуі кристалдануды үдетеді.

Молекуладан ірі құрылымдар

Полимерлік тізбектер жылулық қозғалыс пен молекула аралық өзара әрекеттесу әсерінен ретті құрылымға тәуелсіз флуктуациялық көптеу немесе аздау реттелген қорапқа ассоцирленеді.

Қораптар жылулық қозғалыстың әсерінен не туындайды, не бұзылады. Бірақ макромолекулалардың үлкен өлшемінің арқасында қораптың «тіршілік» уақыты үлкен болуы мүмкін. Егер төмен молекулалық сұйықтықтың молекулаларының тіршілігінің уақыты 10^-5 сек және одан аз құраса, онда қатты полимер жағдайында ол көп жылдарға дейін өседі. Макромолекулалар аз иілімді болған сайын қораптың «тіршілігі» көп болады.

Қораптар арасындағы байланыс қораптың сыртқы «қабаттарында» орналасқан тізбектердің молекла аралық өзара әрекеттесудің арқасында, сондай-ақ өткел тізбектер есебінен де жүзеге асады. Соңғы жағдайда макромолекулалардың бір бөлігі бір қорапта, басқасы – басқасында жатады. Макромолекулалардың қораптары өз кезегінде анағұрлым ірі молекуладан ірі құрылым – микрофибриллерге агрегатталады.

Егер полимер ретті полимерлік тізбектерден құралса, яғни кристалдануға қабілетті болса, онда макромолекулалардың жиынының тығыздығы қораптардың әрбір бөлігінде әр түрлі: аморфты аймақтарда аз, кристалдыда көп болады. Өз кезегінде макромолекулалар аз тығыздықты жиынымен аймақтарда немесе тіпті бос орын қораптар арасында пайда болатын микрофибриллаларға ассоцирленеді. Полимерлердің молекуладан ірі құрылымдарының ары қарай күрделенуі не сферолитті, не фибриллярлы құрылымдар түзу бағытында іске асады. Сферолитті құрылымдар изотроптты орталарда пайда болады. Алаңға күш түсіру артық фибриллярлы құрылым түзуге септігін тигізеді.

Табиғи целлюлоза – стереоретті синдиотактикалық полимер. Целлюлозаның макромолекулаларын схема түрінде 3,8×8,3 А қимасымен оңай оралған спираль –«таспа» болып келед

Полимерлердің төмен молекулалық сұйықтықтармен әрекеттесу процестері полимерлерді синтездеуде, оларды өңдегенде және әртүрлі сұйық орталарда эксплуатациялауда жоғары маңызға ие. Полимерлердің төмен молекулалық сұйықтықпен әрекеттесуде дисперциялану дәрежесіне байланысты шын ерітінділер және коллойдты жүйелер түзілуі мүмкін. Төменде полимерлердің шын ерітінділерінің және коллойдты жүйелердің негізгі белгілері келтірілген.

Шын ерітінділер

1. Компоненттер арасында өзара туыстықтың болуы тән.

2. Өздігінше түзіледі.

3. Молекулярлы немесе иондық дисперсті болады.

4. Термодинамикалық тұрақты.

5. Уақыт өскен сайын дисперстік дәрежесі жоғарылайды.

6. Агрегативті түрде тұрақты.

7. Бір фазалы.

8. Аралық беттер болмайды.

9. Процесс қайтымды.

Коллойдты жүйелер

1. Компоненттер арасында туыстық болмайды.

2. Өзбетінше түзілмейді.

3. Коллойдты дисперсті.

4. Термодинамикалық тұрақсыз.

5. Уақыт өскен сайын дисперсиялық дәрежесі төмендейді.

6. Агрегативті тұрақсыз.

7. Екі фазалы.

8. аралық беттер.

9. Процесс қайтымсыз.

Егер жүйе компоненттері арасында туыстық ара қатынас болмаса онда бір-бірімен жанасқан кезде сыртқы энергияны жұмсамай олар бір-бірінде өздігінше дисперсиялануды бастайды, бұл дисперсті молекулярлық немесе ионды дәрежеге дейін жетуіне алып келеді. Өз бетінше дисперсиялану немесе еру процесі барлық өз бетінше жүретін процестер сияқты тұрақты қысымда және температура бос энергияның азаюымен және энтрапияның өсуімен жүреді, мұнда аралық бет байқалмайтын бір фазалық жүйе түзіледі.

Шын ерітінділерде (егер ол шексіз сұйықталмаған болса) еріген заттардың молекулаларының әрекеттесу нәтижесінде жылдық қозғалыс әсерінен қайтымды бұзылатын ассоциаттар түзіледі. Бұл ерітінділердің сыртқы орта шарттары өзгерген кезде өз қасиеттерін қайтымды өзгерте алатындығын көрсетеді олай болса шын ерітінділерді қыздыруға салқындатуға сұйылтуға концентрлендіруге болады, бірақ белгілі бір температурада және қысымда ерітіндінің концентратты оның қасиеттері және құрылымы дайындалған тәсіліне қарамастан бірдей болады. Жеткізілген немесе қол жеткізген оның тәсіліне байланыссыз орналастырылған тепе-теңдік шын тепе-теңдік деп аталады (шын ерітінді деген сөз).

Полимерлердің шын ерітінділері ерекше әсерге ие, төменгі молекулалық зат ерітіндісінің ерекшелігі және үлкен ерекшелік полимер және ерітінді молекуласының көлемінде. Бұған негізінен ісінудің пайда болуы жатады, жоғары жабысқақтық әрі араластырылған ерітінділер, классикалық заңдар және теңестірілген термодинамикалық ауытқулар.

Полимерлердің шын ерітінділері

Жоғары молекулалық қосылыстар ерітінділері, төмен молекулалы заттар ерітінділері сияқты бейэлектролиттер және электролиттер ерітінділері деп бөлінеді. Бейэлектролит ерітінділерін - иондарға диссоциацияланбайтын – полимерлер түзеді, ал электролит ерітінділерін - ерігіне кезінде электролитикалық диссоциация жүретін полимерлер түзеді.

Қазіргі уақыттарда полимерлердің – синтетикалық полиэлектролиттері алынуда, олар ерітінділерде иондарға диссоциациялануға қабілетті, және олардың диссоциациялануында бір макромолекуланың өзінде периодты қайталанатын зарядтардың үлкен саны туындайды. Полиқышқылдар мысалы болып полиакрилды және полиметакрилды қышқылдар есептеледі. Осы қышқылдардың суда еритін тұздары ерітінділерде келесілерді диссоциациялайды:

...- СН – СН₂ – СН -... ^Н₂^О→... – СН₂ – СН – СН₂ – СН -...

| | | |

СООNa COONa COO^- COO^-

Na⁺ Na⁺

Полинегіздердің мысалы болып поливинилпиридинділер есептеледі:

... – СН – СН₂ -...

|

Тігілген полиэлектролиттер деп аталатын түрлері өте үлкен маңызға ие, оларды әртүрлі тармақталған полимерлерге иондаушы топтарды енгізу арқылы алады.

Полимерлердің өздігінен түзілген шын ерітінділері барлық жоғарыда айтылған шын ерітінділердің белгілеріне ие. Бірақ полимер жне еріткіштің молекулаларының өлшемдеріндегі үлкен айырманың болуы салдарынан полимерлердің шын ерітінділері өзінің спецификалық ерекшеліктеріне ие, оларға ісіну құбылысы және тіпті сұйытылған ерітінділердегі тұтқырлықтың үлкен болуы жатады.

Ісіну

Егер бір сұйықтықты екінші біреуінің бетіне абайлап құятын болсақ, олардың бір – біріне өзара енуі орын алады; егер су және этил спирті болғандағы жағдайды алатын болсақ, соңғысының молекулалары су фазасына кіреді, ал су молекулалары – спирт фазасына енеді. Екі сұйықтықтың да молекулалары кіші және қозғалғыш болғандықтан, олардың өзара бір – біріне енуі бірдей жылдамдықпен жүреді, және сұйықтықтар араласады.

Полимерлердің еруінің ерекшелігі, молекулалар өлшемдері бір – бірінен мың есе ерекшеленетін компоненттер араласатындғымен түсіндіріледі; осыдан молекулалардың қозғалғыштығы да әртүрлі болып табылады. Төмен молекулалы сұйықтықтардың молекуласының қозғалғыштығы өте орасан. Полимердің төмен молекулалы сұйықтықпен жанасуында оның молекуласы полимер фазасына тез ене бастайды, ал орасан үлкен өлшемдегі макромолекулалар осы уақыт ішінде еріткіш фазасына өтіп үлгермейді: жоғары молекулалы полимер еруден алдын ісінеді.

Ісіну – бұл төмен молекулалы сұйықтықты (немесе буларын) полимердің сіңіруі немесе сорбциялауы болып табылады. Бірақ бұл процесс минералды адсорбенттер ішкі немесе сыртқы беттерінде жүретін физикалық адсорбция процестерінен және қағида бойынша сорбенттің құрылымының едәуір өзгеруімен күзетілетін өз микрокеуектерінде бу немесе газдарды еріту процестерінен де принципиальды ерекшеленеді.

Төмен молекулалы сұйықтықтың (немесе будың) молекуласы ісіну кезінде полимер құрылымы элементтері арасына ене отырып құрылым аралық ісіну тудырады немесе құрылым ішіне ене отырып макромолекулаларды ығыстырады (құрылым ішілік ісіну). Соған сәйкес, ісіну процесі – массаның, көлемнің ұлағаюы және құрылымның өзгеруімен жүретін, полимердің төмен молекулалы затты сорбциялауы (сіңіруі) болып табылады.

Ісінуді құрылымдың элементтерді жылжыта отырып уақытпен бөлінген полимердегі бос орындардың немесе кеуектердің толығу процесі деп қарастыруға болмайды. Бұл процестер бір мезгілде кеуектердің қайта таралуын тудыра отырып жүреді.

Ісіну – полимер еріткіш ролін ойнайтын, ал ол еритін зат – еріген зат ролін ойнайтын бір жақты араласы болып табылады. Ісінудің шектелмен және шектелмеген түрлері болады.

Шектелмеген ісіну - өздігінен еруге өтетін ісіну болып табылады. Ол сұйықтықтардың шектелмей араласу процесіне ұқсас, мысалы су және этил спиртінің немесе су және күкірт қышқылының өзара қосылу процестері. Ісінген полимер қандай да бір уақытқа таза төмен молекулалы сұйықтық қабатымен бір болатын полимердегі төмен молекулалы сұйықтықтың ерітіндісі болып табылады. Қандай да бір уақыт интервалы өткен кезде, яғни полимер тізбегі жеткілікті ығысқан кезде, олар баяу еріткіште диффундирленеді. Анағұрлым сұйытылған концентрленуі жоғарырақ ерітінді қабатымен әрекет ететін ерітінді қабаты түзіледі. Біраз уақыт өткен соң екі қабат та концентрациялары да тең болып – қабаттар бір біріне құйылып бір фазалы гомогенді жүйені түзеді.

Шектелген ісіну – полимерлердің төмен молекулалы сұйықтықпен тек полимердің сіңіру сатысымен шектелетін өзара әрекеттесу процесі болып табылады; полимердің өздігінен еруі бұл жағдайда орын алмайды, яғни полимер тізбектері бір – бірінен толық бөлініп кетпейді. Мұнда екі әрекет етуші фаза түзіледі. Бір фаза полимердегі төмен молекулалы сұйықтықтың ерітіндісі, ал екіншісі таза төмен молекулалы сұйықтық (егер полимер мүлде ерімеген болса) не болмаса төмен молекулалы сұйықтықтағы полимердің сұйытылған ерітіндісі болып табылады. Бұл фазалар анық байқалатын беттер шекарасымен бөлінеді және теңпе – тең жағдайда болады.

Сызықты және тармақталған құрылыстағы полимерлердің шекті ісінулерін ажыратуға болады. Сызықты полимерлер үшін бұл процесс сұйықтықтардың шекті араласу процесіне ұқсас болады: белгілі бір шарттарда (температурада және компоненттердің белгілі бір концентрацияларында) ісіну шекті, бірақ шарттардың сәйкес өзгеруінде ол шектелмеген існуге өтуі мүмкін. Мысалы, желатин бөлме температурасында суда шекті ісінеді, ал 35⁰С температураға дейін қыздырған кезде ол суда шексіз ериді.

Егер полимерде химиялық байланыстармен түзілген кеңістіктік тор болатын болса, онда тізбектер ешқандай температурада (полимердің ыдырауымен төмен температураларда) бөліне алмайды. Соған сәйкес, тармақталған полимерлер принципиальды ерімейді, бірақ олар гель немесе қабыршақтар түзе отырып ісінуі мүмкін.

Ісіну дәрежесі дәне ісіну кинетикасы.

Практикада полимерлердің әртүрлі сұйық және бу тәрізді орталарда ісінуге қабілеттіліктерін білген өте маңызды болып табылады. Бұл қабілеттілік ісіну дәрежесі бойынша бағаланады, ол полимер массасы немесе көлемі бірлігіне қатысты полимермен сіңірілген сұйықтық (немесе оның буы) мөлшерімен өрнектеледі.

Ісіну дәрежесі көлемдік немесе салмақтық әдіспен анықталуы мүмкін. Салмақтық әдіс үлгіні ісінуге дейфін және кейін өлшеуден және ісіну дәрежесін α келесі формула бойынша есептеуден тұрады:

= ;

мұндағы: m₀ – бастапқы полимердің массасы;

m – ісінген полимердің массасы.

Көлемдік әдіс ісіну дәрежесін полимердің ісінуге дейін және ісінуден кейінгі көлемдерін өлшеуге негізделген:

α = ;

мұндағы: V₀ – бастапқы полимердің көлемі; V – ісінген полимеродің көлемі.

Полимерлердің ісінуін және еруін

анықтаушы факторлар

Физикалық химияның ең күрделі сұрақтарының бірі - заттардың өзара еру себептері туралы сұрақ болып табылады. Оқымыстылардың көпшілігі осы күрделі, еру кезінде жүретін процесті ашуға талпынды, ерітінділердің бір теориясы екінші бірін алмастырып отырды. Бірақ осы күнге дейін заттар өздігінен араласады немесе араласпайтындығын түсіндіру, және оны суреттеу мүмкін болмай отыр.

Полимерлердің еруге немесе ісінуге қабілеті көптеген факторларға негізделген:

полимер және еріткіштің химиялық табиғатына;

полимердің молекулалық массасына;

полимер тізбегінің иілгіштігіне;

макромолекула бумасының тығыздығына;

полимерлердің фазалық жағдайларына;

тізбектің химиялық құрамының әртектілігіне;

кеңістіктік тордың болуына және оның жиілігіне;

температураға.

Бақылау сұрақтары:

1.Кристалды аймақтардың фибрилді құрылымы қандай тізбектігіге тән?

2. Молекуладан ірі құрылымдарға не жатады?

3. Шын ерітінділердің негізгі белгілері.

4. Коллойдты жүйелердің негізгі белгілері.

5.Ісіну дәрежесі дәне ісіну кинетикасы.

Дата добавления: 2014-01-20