ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Проницаемость многокомпонентных полимерных материалов из "Проницаемость полимерных материалов" Вопросы переноса газов и паров через полимерные материалы, представляющие системы, которые помимо полимера содержат и другие компоненты, имеют большой научный и технический интерес. В современной технике чистые полимеры применяются довольно редко. Обычно для изготовления изделий используют полимерные материалы, являющиеся сложными системами на основе полимеров с добавками различных веществ — пластификаторов, антиокислителей, светостабилизаторов, красителей, порошкообразных и волокнистых наполнителей. Введение тех или иных компонентов в состав полимерного материала может существенно повлиять как на основные параметры переноса, так и на механизм переноса в целом. [c.163] Весьма важно, является ли данная многокомпонентная система гомогенной или гетерогенной. В гомогенных системах, которые могут рассматриваться как истинные растворы газов, жидкостей или полимеров в полимерах, диффузия газов протекает по механизму, аналогичному в принципе механизму прохождения газов в исходном чистом полимере. [c.163] Двухкомпонентные полимерные системы в зависимости от исходного фазового состояния второго компонентя могут быть отнесены к одной из следующих четырех групп. [c.164] Полимерные материалы, содержащие твердые порошкообразные или волокнистые наполнители. [c.165] Газонаполненные полимерные материалы благодаря высоким показателям теплоизоляционных и механических свойств, низкой кажущейся плотности, хорошим электро- и звукоизоляционным характеристикам получили широкое распространение в ряде отраслей народного хозяйства. Согласно классификации, предложенной Берлином газонаполненные пластмассы и эластомеры могут быть отнесены либо к материалам с ячеистой структурой, либо к пористым материалам. Ячеистыми (пенистыми) материалами принято называть пластмассы или резины, в которых газ заполняет несообщающиеся между собой полости (ячейки). В пористых материалах заполненные газом полости сообщаются между собой, образуя общую систему каналов, обеспечивающую свободное протекание газа или пара. [c.165] В первом приближении следует считать, что газопроницаемость пенопластов обратно пропорциональна их кажущейся плотности, т. е. условно проницаемость слоя пенопласта можно рассматривать как проницаемость эквивалентной ему по массе сплошной пластинки из того же полимера. При этом, однако, следует учитывать влияние высокой ориентации за счет растяжения при формовании ячеек поропласта на его газопроницаемость. [c.166] Было показано , что в жестких пенополиуретанах газовая фаза образует систему заполняющих пространство правильных четырнадцатигранников со стенками из тонких пленок полимера. Данные представления были положены в основу расчета коэффициентов диффузии в пенопластах Процесс диффузии газов через жесткие пенопласты с закрытыми порами был описан математически с помощью феноменологических представлений диффузионной теории . Выведено уравнение, устанавливающее связь между коэффициентом проницаемости и плотностью пенопласта. Для проверки уравнения проведена серия экспериментов по замеру скорости уменьшения содержания двуокиси углерода под вакуумом на примере эпоксидных, силиконовых и полиуретановых пенопластов различной плотности, показавшая хорошее совпадение теории с опытом. [c.166] Для получения материалов с минимальными размерами ячеек необходимо применять газы с наименьшей величиной проницаемости через пленки вспениваемого полимера. [c.167] Высокомолекулярные соединения способны поглощать жидкости непосредственно либо из паровой фазы. В случае паров жидкостей этот процесс принято называть сорбцией, в случае поглощения полимером жидкостей (растворителей) —набуханием. Поглощение паров полимером имеет равновесный характер и зависит от упругости пара и температуры. Сорбция паров приводит к изменению механических, физико-химических, оптических, электрических и диффузионных свойств полимеров. [c.168] Во втором случае перенос газа в известной степени аналогичен переносу через наполненные полимеры. [c.168] Наконец, в третьем случае перенос осуществляется через заполненные жидкостью капилляры и полости в полимере. Практически это имеет место при определении газопроницаемости увлажненных пористых материалов, кожи, картона, а также некоторых набухших пленок. [c.168] Процессы переноса газа через полимеры, содержащие растворенные жидкости, в зависимости от практического значения можно разделить условно на две группы. К первой группе следует отнести проницаемость полимеров, содержащих легколетучие жидкости, например проницаемость гигроскопических полимеров, содержащих влагу. Ко второй группе можно отнести проницаемость полимеров, содержащих малолетучие жидкости — пластификаторы. [c.169] При десорбции присутствие воды и жесткость структуры препятствуют восстановлению связей между цепями, чем объясняется появление гистерезиса. [c.170] Изучение сорбции и диффузии водяных паров в найлоне позволило установить, что при содержании воды менее 4 вес.7о молекулы воды плотно сорбируются полимером н обладают малой подвижностью. При концентрации выше 4% подвижность молекул воды сильно возрастает, что авторы связывают с характером изменения плогности упаковки аморфных областей полимера в присутствии воды. Общий характер поглощения водяных паров полимерами имеет ступенчатый характер и может быть описан суммой экспоненциальных функций. [c.170] Особая роль малых концентраций воды при диффузии была отмечена в работе 2, Путем изучения изотерм сорбции и кинетики сорбции и десорбции воды в полиметилметакрилате было показано, что коэффициенты диффузии воды, вычисленные по уравнению Фика, при десорбции сохраняют постог.нное значение, а при сорбции уменьшаются с увеличением влагосодержания в полимере. Это, на первый взгляд, непонятное явление может быть объяснено тем, что сорбция воды уменьшает свободный объем в полимере, что и оказывает влияние на уменьшение коэффициента диффузии. [c.170] Доти установил, что пластификация приводит к повышению величины lgDo и уменьшению отрицательных значений теплоты и энтропии растворения водяных паров в сополимере винилхлорида с винилацетатом (табл. 17). Повышение энтропии растворения водяного пара при пластификации полимера свидетельствует о том, что молекулы воды могут свободнее мигрировать в пластифицированном полимере в отличие от исходного, в котором наблюдается прочная фиксация молекул воды полярными группами полимера. [c.174] Влияние пластификации на газопроницаемость полимеров зависит от характера взаимодействия пластификатора с полимером и от формы и размеров молекул пластификатора В ряде случаев зависимости Р и О от количества введенного пластификатора имеют вид сложных кривых. [c.174] Вернуться к основной статье