Упругость сетки

Используемые в нефтедобыче гели могут подвергаться явлению синерезиса (отделение от геля растворителя в результате его усадки) либо набухать при длительном контакте с избыточным количеством воды. Синерезис геля может существенно уменьшать его объем, привести к разрушению межмолекулярных связей и, в конечном счете, к потере изолирующих свойств. К таким же негативным последствиям может привести и набухание геля, т.е. поглощение им воды. Исследовалось влияние на стабильность геля температуры окружающей среды, содержания ионов двухвалентных металлов и pH воды, контактирующей с гелем. Изучалась зависимость набухания и синерезиса, связанных между собой общим законом подобия, от структуры геля, представленной двумя параметрами плотностью хрома и плотностью эффективного сшивания. Плотность хрома является критерием количества сшивателя в геле и определяется числом грамм-молекул иона хрома, связанных с полимерной сеткой, на единицу объема полимера и характеризует химическую структуру гелевой сетки. Плотность эффективного сшивания является мерой числа сшивок в геле, отвечающих за упругость сетки, характеризует физическую структуру геля и определяется числом грамм-молекул упруго - эффективных сшивок в гелевой сетке на единицу объема полимера. [c.84]

Первый тип связи - сшивание нескольких полимерных цепей -называется межмолекулярной или межцепной сшивкой. Сшивки этого типа удерживают полимерные цепи вместе и ответственны за образование полимерной сетки, являющейся основой геля. Когда к сетке прикладывается внешнее напряжение, межмолекулярные сшивки ограничивают деформацию геля и управляют упругостью сетки, поэтому называются упруго-эффективными. Плотность эффективного сшивания является критерием плотности таких сшивок в гелевой сетке. [c.85]

Таким образом, обычно для описания релаксационных свойств в стеклообразном состоянии мы приходим к модели стандартного линейного тела (рис. IX. 5, б). Прн повышении температуры заштрихованная часть обобщенной модели передвигается слева направо, вместе с экспериментальным окном , и при Гг > Гст включается аналогичная модель стандартного линейного тела, которая описывает релаксацию сетки за счет распада узлов с наименьшим временем жизни при данной температуре (узлов типа В), а модуль имитирует упругость сетки, образованной всеми другими (более прочными) физическими и химическими узлами, т. е. представляет сумму 2 Ес- - -Ь м (рис. IX. 5, в). Далее можно видеть, как при переходе к более высоким температурам постепенно отключаются одни механизмы релаксации и включаются другие, причем физический смысл параметров модели стандартного линейного тела может быть различным. [c.221]

В последующие моменты времени конформации изменяются и деформация становится более значительной. Однако существует большой промежуток времени (t < т ), в течение которого цепи остаются зацепленными друг за друга и система ведет себя подобно упругой сетке, как показано на рис. 8.2. При этих t деформация выходит на плато [c.248]

III. 132) выражает коэффициент разделения. Селективность зависит от многих причин. Упругая сетка матрицы сопротивляется набуханию, поэтому ионит предпочтительнее поглощает менее гидратированные ноны. Этот факт объясняет установленные для многих катионитов лиотропные ряды повышения сорбируемости. Например, однозарядные катионы образуют следующий лиотропный ряд Li+ < Na+ <С К+ < Rb+ <С s+. Повыц]ение жесткости матрицы, что достигается увеличением содержания мостикообразователя, приводит к росту селективности ионита по отиощению к нонам меньших размеров в гидратированном состоянии. [c.171]

Характерной чертой этого устройства является подвижная катодная лента, на которой осаждается железо. Она изготовлена из каучуково-графитовой смеси, нанесенной в виде тонкого слоя на упругой сетке из медной проволоки. Осажденное железо в виде тонкой фольги снимается с помощью специальных скребков. [c.50]

Гели, или студни, обладают очень важными свойствами. При стоянии они отдают часть захваченного ими растворителя происходит отсекание студня (с и н е р е з и с). Это вызвано тем, что при свертывании гидрофильного коллоида образуется упругая сетка из переплетающихся цепочек, состоящих из отдельных коллоидных частиц. Ячейки между этими волокнами заполняются растворителем. При стоянии геля ячейки сжимаются и выдавливают растворитель. Мышцы животных представляют собой гели. При ослаблении мышц происходит отдача растворителя, при напряжении — гель снова забирает растворитель и становится упругим. [c.172]

Сёр [39] при исследовании ползучести эластомеров установил, что кинетика развития высокоэластической деформации хорошо описывается, если предположить существование двух участков спектра времен запаздывания (ползучести), что соответствует двум механизмам релаксации. Соответственно температурная зависимость деформации может быть охарактеризована двумя энергиями активации одна соответствует температурной зависимости вязкости жидкостей, другая — температурной зависимости вязкости полимера. Согласно этому вводятся два времени релаксации Тд = ( о/Еа и = Цх/Е . Для эластомеров Hi > По и Ti > То, — модуль упругости, определяемый интегральным изменением соседних расстояний между атомами и цепями за счет растяжения межатомных связей, деформации валентных углов и изменения межмолекуляр-ных расстояний, Ei — высокоэластический модуль, характеризующий упругость сетки, образованной физическими узлами, foo— так называемый равновесный модуль, характеризующий упругость сетки, образованной химическими узлами. [c.120]

Концепция фрикционного сопротивления, действующего совместно с независящим от времени конформа-ционным процессом, способствовала появлению механической модели Кельвина — Фойхта (рис. 13), которая наглядно иллюстрирует поведение каучука при растяжении. Пружина должна моделировать конформационную и вместе с тем гуковскую [см. ур. (22) и (23)] упругость сетки при небольших деформациях одноосного растяжения. Демпфер должен изображать ньютоновскую компоненту при внутреннем трении. [c.66]

Гели, или студни, обладают очень важными свойствами. При стоянии они отдают часть захваченного ими растворителя происходит отсекание студня (синерезис). Это вызвано тем, что при свертывании гидрофильного коллоида образуется упругая сетка из переплетающихся цепочек, состоящих из отдельных коллоидных частиц. Ячейки между этими волокнами заполняются растворителем. При стоянии геля ячейки сжимаются и выдавливают растворитель. [c.191]

Учет заторможенного вращения в макромолекулах. Такой учет производился разными авторами по-разному. Наиболее строго и последовательно этот учет был осуществлен в работах Бреслера и Френкеля [2]. Модуль упругости сетки по данным этих авторов обратно пропорционален энергии активации вращения вокруг простых связей в макромолекуле. В целом, однако, выводы этой интересной теории недостаточно хорошо согласуются с экспериментом. [c.75]

Температура перехода Tni частично определяется точкой, в которой коэффициент Л=Ло(Г—Г ) обращается в нуль. При этом температура T i немного выше, чем Г. Таким образом, добавление к коэффициенту А величины —соответствует сдвигу температуры Т и, следовательно, приводит к смещению температуры перехода Тт, обусловленному упругостью сетки. [c.44]

Для реальных структурированных эластомеров (резин) существенные отклонения эксперимента от теории наблюдаются при а>1,3. Данные же рис. 1У.15 включают и эксперименты, в которых ае достигала 5—7 (а= = 10- 15). Наряду с этим существует важное принципиальное отличие рассматриваемой зависимости от предсказываемой теорией. Упругость идеального каучука является чисто энтропийной, и его модуль высокоэластичности прямо пропорционален абсолютной температуре. При растяжении линейных полимеров модуль уменьшается с повышением температуры, причем так, что примерно пропорционален 1/Т. Очевидно, упругость сетки, образованной физическими связями, значительно сильнее зависит от прочности узлов, чем от упругости отделочных макромолекул. [c.252]

Таким образом, в данном случае мы имеем дело с коллапсом полимерной сетки слабого полиэлектролита. Наличие даже небольшой доли заряженных звеньев приводит к более ярко выраженному явлению коллапса полимерных сеток, как с точки зрения относительной величины изменения объема, так и с точки зрения дискретности перехода. Усиление эффекта связано с существованием облака противоионов внутри слабо заряженной набухшей полимерной сетки. Осмотическое давление противоионов придает дополнительную упругость сетке, подобно тому, как некоторое избыточное давление придает упругость надутому резиновому мячу. При ухудшении качества растворителя происходит поджатие субцепей, расположенных между узлами сетки, вследствие чего объем сетки в целом уменьшается. Но не этот эффект определяет явление коллапса. Как указывалось выше, при ухудшении качества растворителя происходит прилипание противоионов к цепям, в результате чего облако противоионов конденсируется и вместе с ним исчезает обусловленное ими осмотическое давление. [c.129]

Вместе с тем, не исключена возможность существования своеобразной периодической структуры в вулканизованном каучуке и в отсутствие наполнителя. Это может быть в том случае, если эффект вулканизации обусловлен не только поперечными связями из атомов серы, но и увеличением взаимодействия в системе за счет, например, возникновения суммарных диполей из униполярно-ориентированных единичных диполей атомов серы. Представление о подобных дипольных структурах, обладающих большой величиной электрических моментов, для адсорбированных молекул воды в настоящее время становится все более общепризнанным. По-видимому, в каучуке образуется упругая сетка, в узлах которой расположены группы атомов серы, взаимодействие которых друг с другом и с полимерными цепями может оказаться доминирующим в поведении вулканизата. Была отмечена возможность взаимодействия диполей серы с сажей [581, 586] и допущено, что простое присоединение серы к молекуле каучука должно повышать межмолекулярные силы и таким путем влиять на упругие свойства системы [587]. [c.135]

Образование упругой сетки студня наблюдается при введении в водные растворы ПВС добавок диальдегида в присутствии серной кислоты как катализатора реакции ацеталирования. На рис. 5.2 приведены данные об изменении вязкости водных растворов ПВС при 20 °С во времени после введения 0,06% янтарного диальдегй-да. Видно, что в растворах, содержащих полимера более 1,5 г/ /100 мл, наблюдается резкое нарастание вязкости, завершающееся образованием геля. Формирующаяся при этом прочная сетка не разрушается при нагревании даже на кипящей водяной бане. Из этого вытекает, что диальдегид в отличие от моноальдегида приводит к образованию прочных поперечных химических связей. Аце-талирование ПВС янтарным диальдегидом в разбавленных растворах в этих же условиях приводит к падению вязкости во времени, что является признаком образования внутримолекулярных локальных связей и явления глобулизации в пределах одной или нескольких молекулярных цепей. Как видно из рис. 5.2, в растворах ПВС с концентрацией ниже 0,5% конечные значения вязкости примерно одинаковы, что свидетельствует о завершении процесса глобулизации. В таких прозрачных растворах вязкость достигает минимального постоянного значения при ацетилировании 10—15% гидроксильных групп. При замещении на диальдегид более 3% гидроксильных групп наступает потеря растворимости, сопровождающаяся образованием осадка. При ацеталировании разбавленных растворов ПВС формальдегидом вязкость, как это видно из рис. 5.3, остается неизменной вплоть до выделения новой фазы из-за потери растворимости. Это свидетельствует о невозможности осуществления процесса глобулизации, посредством замены гидроксильных групп в цепи полимера на формаль. Процесс глобулизации макромолекул ПВС можно осуществить и без химической реакции, вводя в раствор ПВС диметилформамид (ДМФА). [c.227]

Остаточное сжатие зависит от соотношения между долей первоначальных эффективных цепей сетки, уцелевших после испытания, и числом эффективных цепей сетки, образовавшихса при испытании в деформированном состоянии. Поскольку каждая поперечная связь, возникающая во время вулканизации, приводит к образованию (приблизительно) двух упругих эффективных цепей сетки, химическая устойчивость поперечных связей и полимерного скелета во время испытания имеет первостепенное значение для действительной величины остаточного сжатия Остаточное сжатие понижается при увеличении концентрации поперечных связей данного типа, обусловливающего связывание молекул каучука в когерентную упругую сетку. Кроме того, при обычных условиях испытания на величину остаточного сжатия может влиять окисление. [c.294]

Вследствие большой сложности процессов структурной перестройки при ориентации полимеров их точное количественное описание пока невозможно. Одрако, пользуясь модельными представлениями, оказалось возможным дать приближенное описание ориентационных процессов [1 2 3, с. 233—295]. Одной из первых была предложена модель Германса, основанная на рассмотрении аффинной деформации упругой сетки [4]. По этой модели для полной ориентации системы достаточно вытягивание в 1,7— 2 раза, что, однако, совершенно не соответствует реальным данным. [c.236]

Следует обратить внимание еще на два обстоятельства. Во-первых, можно показать [139], что предположение о равенстве начальных величин векторов г для всех цепей не является суще-ственным. Те же самые результаты могут быть получены для любого распределения векторов при условии, что полные длины цепей все одинаковы и что средн вадратичное расстояние между концами цепи задано как = пР. Во-вторых, ясно, что возможность ограничиться только первым членом разложения в ряд для обратной функции Ланжевена предполагает, что деформации не слишком велики. Это ограничение формально равносильно гауссовскому приближению, встречавшемуся уже в теории упругости сетки. Поэтому оптические соотношения, выведенные выше, приложимы только к гауссовской сетке ). [c.135]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология