ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Набухание из "РАстворы высокомолекулярных соединений" На аналогию между процессами растворения и набухания высокополимеров, с одной стороны, и процессами смешения жидкостей, — с другой, указывали еще Катц в и Фишер После работ В. А. Каргина и В. Л. Карпова и В. А. Каргина и Д. И. Лейпунской по определению жидкостной структуры полимеров можно утверждать, что между процессами растворения и набухания аморфных полимеров и процессом смешения жидкостей существует не только формальная аналогия, но мы, действительно, имеем дело со смешением двух жидкостей высокомолекулярной и низкомолекулярной. [c.44] В смеси находятся два компонента компонент 1 — низкомолекулярная жидкость, компонент 2 — высокополимер. [c.44] Если количество первого компонента значительно больше, чем количество второго, то первый компонент называют растворителем, а компонент второй — растворенным веществом. [c.44] При растворении высокополимеров наблюдается явление, которое нехарактерно для низкомолекулярных веществ прежде чем высокополимер переходит в раствор, он поглощает иизко-молекулярную жидкость, увеличивается в объеме и весе говорят, что высокополимерное вещество набухает . [c.44] Гибкие молекулы высокополимеров перепутаны между собою (см. рис. 7). Их звенья ие подходят друг к другу вплотную между ними остается свободное пространство. Молекулы низко-молекулярной жидкости, проникая в высокополимер, заполняют это свободное пространство. Когда оно заполнено, маленькие молекулы начинают раздвигать звенья цепей высокополимера друг от друга, и расстояние между звеньями цепей увеличивается. Затем постеценво начинают отодвигаться друг от друга и макромолекулы по всей длине. Образовавшиеся при этом пустоты заполняются новыми молекулами низкомолекулярной жидкости. Расстояния между молекулами становятся больше, следовательно, увеличивается объем образца. [c.45] молекулы воды проникают в серную кислоту, молекулы бензола проникают в каучук, молекулы ацетона проникают в нитроцеллюлозу. [c.45] Несмотря на то, что в таком виде процесс набухания не встречается у низкомолекулярных веществ, он по существу ничем не отличается от смешения обычных жидкостей. Можно оказать, что набухание — это одностороннее смешение , т. е. молекулы только одной жидкости проникают в среду молекул другой жидкости. Вторая жидкость поглощает молекулы первой каучук поглощает бензол, нитроцеллюлоза поглощает ацетон точно так же, как серная кислота поглощает воду. [c.45] Мы можем говорить, что молекулы низкомолекулярной жадкости растворились в высокополимере или что образовался раствор низкомолекулярного компонента в высокополимере. [c.45] Набухший полимер представляет собою раствор низкомолекулярного компонента в высокомолекулярном. [c.45] Почему высокополимер е может раствориться без набухания, т. е. почему вначале имеет место только односторонее смешение Это объясняется очень большим размером молекул высокополимера. [c.45] Когда смешиваются две жидкости, размеры молекул которых примерно одинаковы, например вода и спирт, то молекулы смешивающихся жидкостей передвигаются приблизительно с одинаковыми и достаточно большими скоростями, поэтому молекулы спирта проникают в водный слой с такой же скоростью, с какой молекулы воды — в слой спирта перемешивание молекул воды и спирта происходит быстро. [c.46] Скорость передвижения молекул высокомолекулярного вещества значительно меньше, чем скорость передвижения молекул низкомолекулярной жидкости. Их молекулы отличаются друг от друга по своим размерам в 1 ООО и более раз. Молекулы низкомолекулярного компонента быстро проникают в полимер, а молекулы высокополимера очень медленно проникают в растворитель. Поэтому высокополимер сначала поглощает маленькие молекулы — набухает, а затем, когда молекулы высокополимера достаточно раздвинуты, они начинают отрываться друг от друга и переходить в раствор. [c.46] Процесс растворения полимера может быть разделен на несколько стадий. [c.46] Первая стадия. Рассматриваемая система гетерогеяна и имеет две фазы фазу высокополимера и фазу низкомолекулярной жидкости. [c.46] Вторая стадия. Система характеризуется также наличием двух фаз. Одна фаза итредставляет собою раствор низкомолекулярного компонента в высокомолекулярном (набухший полимер) вторая фаза — чистая низкомолекулярная жидкость. [c.46] Третья стадия. Система попрежнему гетерогенна и состоит из двух фаз. Первая фаза является раствором низкомолекулярного компонента в высокополимере вторая — раствором высокополимера в низкомолекулярной жидкости. [c.46] С течением времени во вторую фазу переходит все большее число молекул полимера из первой фазы, раствор полимера в первом компоненте становится все более концентрированным, и, наконец, наступает четвертая стадия, когда концентрация полимера в обеих фазах делается одинаковой, т. е. образуется одна фаза — гомогенный рас-т в о, р. [c.46] Процесс набухания является первой стадией процесса растворения полимеров и наблюдается именно у высокополимеров вследствие очень большой разницы в скоростях передвижения маленьких и больших молекул, т. е. набухание наблюдается всегда, когда один из смешиваемых компонентов имеет очень высокий молекулярный вес М = 100 ООО и выше). Известно, например, что деструктированный казгчук растворяется без предварительного набухания в тех же растворителях. [c.46] Н е о г р а и и ч е н н о е набухание — это набухание, которое иепосредственно переходит в растворение высокополимер сначала поглощает жидкость, а затем при той же температуре постепенно переходит в раствор, образуя однофазную, гомогенную систему. В этом случае процесс проходит последовательно все четыре стадии. Так набухают натуральный и дивиниловый каучуки в бензоле или бензине, хлоропреновый каучук в этил-ацетате, нитроцеллюлоза в ацетоне и т. д. [c.47] Вернуться к основной статье