Сорбция газов и паров полимерами

Сложнее обстоит дело с терминами сорбция , набухание , растворимость , растворение . Вероятно, правильнее говорить о сорбции. полимером (объемной или поверхностной) других веществ, например сорбция газов (паров) полимером, в том случае, когда полимер можно характеризовать как плотный сорбент и его свойства практически не изменяются или изменяются несущественно. Термин набухание связан с потерей или изменением свойств полимера как конденсированной системы (резкое изменение свойств материала, например, с растворением поверхностных слоев, заметным изменением геометрических размеров и т. д.). Термины растворение , растворимость характеризуют способность полимерного материала переходить в раствор. [c.10]

Таким образом, говоря о процессах переноса низкомолекулярных веществ в полимерах, можно характеризовать их коэффициентами проницаемости полимера по газу (пару) диффузии газа (пара) в полимере сорбции газа (пара) полимером. [c.11]

Данный обзор не претендует на полноту в нем обобщены результаты как первоначальных, так и последних исследований, рассмотрены вопросы теории и приведены важнейшие уравнения. В помощь читателю, интересующемуся некоторыми частными исследованиями, дается множество литературных ссылок. Более обширные, но скорее библиографические обзоры по обсуждаемым темам были уже написаны различными авторами [174, 341, 3461. Подробное изложение теории, методов исследования и результатов изучения растворения, диффузии и сорбции газов, паров и жидкостей полимерами можно найти в монографии [282], [c.230]

СОРБЦИЯ ГАЗОВ И ПАРОВ ПОЛИМЕРАМИ [c.42]

Зависимость сорбции газов и паров J полимерах от концентрации (давления) [c.49]

Данные представления подтверждаются увеличением плотности полиметилметакрилата в период начальной стадии сорбции водяных паров 2 . Аналогичные результаты по изучению проницаемости пленок некоторых полимеров различными газами в зависимости от степени увлажнения были получены Ито . Газопроницаемость гигроскопичных полимеров, например поливинилового спирта, быстро увеличивалась с повышением влагосодержания в пленке. Это связано с ростом коэффициента [c.170]

Температурная зависимость коэффициента проницаемости газов обычно описывается уравнением Аррениуса. Проницаемость паров и жидкостей через непористые полимерные мембраны в значительной степени зависит от их растворимости в полимере. При соприкосновении с жидкостями или их парами полимеры в большей или меньшей степени набухают. При этом межмолекулярные силы полимера ослабевают, энергия активации обычно снижается, что приводит к увеличению коэффициента диффузии. В общем случае коэффициент диффузии зависит от концентрации распределяемого вещества в полимере [5]. При сорбции водяного пара полимерными пленками наблюдается сильное отклонение от закона Генри уже при относительной влажности воздуха 40-60% [19]. Решение задачи стационарной диффузии газов и паров через плоскую мембрану при условии зависимости коэффициента диффузии от концентрации дано в работе [5]. [c.538]

Растворимость некоторых газов и сорбция водяных паров различными полимерами [c.15]

Как известно, полимеры в технике используются в качестве сорбентов для газов, паров жидкостей и самих жидкостей. Изучение процессов сорбции на полимерах является одним из важнейших методов исследования их структуры и свойств. [c.139]

Жидкости или пары, с которыми полимер взаимодействует, называют неинертными.. Жидкости или пары, с которыми полимер не взаимодействует, называют инертными. При изучении сорбции инертных паров, жидкостей и газов полимерами (сорбция паров инертных жидкостей подчиняется тем же законам, что и сорбция газов) -можно предположить, что в этом случае полимер не изменяет своей структуры в процессе сорбции. Это дает возможиость использовать для расчета величины сорбции и характеристики сорбционной способности полимеров уравнения, выведенные для жестких сорбентов, таких, как активированный уголь, силикагель и др. [c.140]

Набухание — это процесс поглощения, или сорбции низкомолекулярных жидкостей (или их паров) полимером. Но этот процесс принципиально отличается от процессов физической адсорбции, происходящей на внешней или внутренней поверхности минеральных адсорбентов, и от процессов растворения в их микропорах паров или газов, которые, как правило, не сопровождаются существенным изменением структуры сорбента (см.гл. 18). [c.268]

Диффузионная проницаемость — это сложный процесс, включающий процессы сорбции газа или пара полимером со стороны образца, с ним соприкасающейся, диффузии атомов или молекул сорбированного вещества через толщу материала и выделения их с противоположной стороны. [c.519]

Как следует из табл, 19.1, растворимость постоянных газов в полимерах мала, поэтому структура полимера при их сорбции не претерпевает существенных изменений. Пары СОг и ЫНз взаимодействуют с полимерами сильнее, и а в этом случае значительно больше. Сорбция этих веществ может вызывать уже заметные изменения структуры полимеров, выражающиеся в иХ набухании, Например, полиметилметакрилат набухает в парах СОг [2]. [c.521]

При сорбции газов, и в особенности паров, они могут конденсироваться в полимере, т. е. менять свое фазовое состояние, превращаясь в жидкость. В ряде случаев сорбированное вещество может в полимере образовывать агрегаты или ассоциаты [1]. [c.522]

Сорбционно-десорбционный метод состоит в изучении кинетики сорбции газа или пара образцом полимера в изобарно-изотер-" мических условиях. Это всегда можно сделать при определении коэффициента сорбции (см. стр. 496). [c.524]

Та блица 4.1. Растворимость некоторых газов и сорбция водных паров различными полимерами при 20—25°С и нормальном давлении [c.79]

Полимер Коэффициент растворимости газов, 10-5 (мЗ/мЗ) Па Сорбция водяных паров [c.79]

Из четырех основных типов изотерм сорбции газов и паров полимерными сорбентами [20] для систем полимер — вода наблюдается лишь три типа. Для изотерм сорбции типа I (рнс. [c.219]

Сорбция в частично кристаллических полимерах. При температурах гораздо ниже точки плавления кристаллические участки полимера обычно бывают недоступными для большинства газов и паров [228, 229, 243, 269, 270, 280, 281, 303, 313, 330]. Одним из доказательств этого может служить тот факт, что при сорбции водяного пара и других газов и паров рентгенограммы частично кристаллических полимеров не изменяются [168—170, [c.292]

Растворимость газов в полимерах при нормальной температуре низка, она обычно не превышает 0,2%. Растворимость водяного пара колеблется в широких пределах от нуля — для фторопластов до сотен процентов, например, для поливинилового спирта. Сорбция органических растворителей относительно высока для всех полимеров. [c.187]

Из исследований проницаемости и сорбции газов и паров известно [8], что полимеры в стеклообразном состоянии являются пористыми сорбентами благодаря дефектности и рыхлости молеку- [c.216]

При соприкосновении полимера с парами жидкости основное значение имеет сорбция лолимером данного вещества. Если сорбция паров жидкости близка к сорбции газов, значение коэффициента паропроницаемости оказывается близким к коэффициенту газопроницаемости данного полимера. Такие жидкости называют инертными, полимер в парах инертной жидкости не набухает. При соприкосновении полимера с парами неинертной жидкости, которые активно взаимодействуют с макромолекулами полимера, про- [c.107]

При соприкосновении полимера с парами жидкости решающую роль играет сорбция полимером данного вещества. Если сорбция паров жидкости близка к сорбции газов, значение коэффициента паропроницаемости оказывается близким к коэффициенту газопроницаемости данного полимера. Такие жидкости называются инертными, полимер в парах инертной жидкости не набухает. При соприкосновении полимера с парами неинертной жидкости, которые активно взаимодействуют с макромолекулами полимера, происходит набухание полимера, десорбция молекул жидкости из полимера затрудняется и происходит с постоянной скоростью только после установления равновесной степени набухания полимера в данной жидкости. [c.97]

Из приведенного выше описания транспорта вытекает, что стадия десорбции дает незначительный вклад в сопротивление переносу. Транспорт может быть описан с помощью механизма растворения — диффузии, в котором селективность определяется селективной сорбцией и/или селективной диффузией. Действительно, мембраны одного и того же типа или мембранного материала могут быть использованы как для газоразделения, так и для первапорации. Но сродство жидкости к полимеру обычно намного превышает сродство газа к полимеру, что и определяет повышенные растворимости жидкостей в полимере. Такой эффект уже отмечался для органических паров, по отношению к которым наблюдается большая проницаемость высокоэластических полимеров, чем для постоянных газов, например, азота. В случае газоразделения селективность по отношению к смеси можно оценить, исходя из отношения проницаемостей мембраны для чистых газов. Но для жидких смесей характеристики разделения нельзя получить из данных для чистых жидкостей из-за наложения явлений сопряжения (взаимного влияния) и термодинамических вза- [c.327]

Исследование газопроницаемости пленок полимеров, находящихся в равновесии с сорбированными парами, показало, что при сорбции паров СеНи и U полиэтиленом низкой плотности наблюдается значительное повышение проницаемости полиэтиленовых пленок по отношению к азоту и кислороду . При этом значение коэффициентов газопроницаемости Р полиэтилена линейно возрастает с увеличением весовой концентрации сорбированного гексана, а значение энергии активации Ер остается приблизительно постоянным. Изменение значений Р обусловлено ростом коэффициента диффузии D, в то время как коэффициент растворимости газов а при сорбции пленкой органических растворителей существенно не изменяется. В системе гидрат целлюлозы — вода значение Р для О2 и N2 и в особенности для СО2 быстро возрастает с увеличением относительного давления паров воды. График зависимости Р для Oj от весовой концентрации воды в гидрате целлюлозы имеет два линейных отрезка, пересекающиеся в точке, отвечающей относительной влажности, равной 74%. На значения Р полиэтилена для О2, N2, СО2 относительная влажность газов не влияет. Предполагается, что сорбция паров воды не влияет на содержание кристаллической части и набухание происходит только в аморфных областях полимеров. Газопроницаемость смеси газов часто зависит от высокой растворимости одного из входящих в смесь газов. Так, исследование полиэтилена по отношению к смеси этана с бутаном показало что проницаемость смеси увеличивается с ростом концентрации бутана по сравнению с расчетной (по исходным коэффициентам Р) [c.172]

Диффузионная проницаемость полимеров, содержащих порошкообразные минеральные наполнители, также как и проницаемость исходных ненаполненных полимеров, зависит от сорбции и диффузии газов и паров. Однако коэффициенты сорбции и диффузии в наполненных полимерах характеризуются рядом особенностей, влияю- [c.194]

Коэффициент растворимости и коэффициент диффузии можно определить на установках сорбционного типа измерением равновесного количества газа или пара, поглощаемого единицей объема полимера, или скорости "Поглощения. В связи с этим принято различать метод равновесной сорбции и динамический сорбционный метод. [c.261]

АКТИВИРОВАННЫЙ УГОЛЬ-уголь с чрезвычайно развитой микро- и макропористостью (размеры микропрр составляют от 10 — 20 до 1000 А). Существует два типа А. у. Первый тип применяют для сорбции газов и паров имеет большое количество микропор, обусловливающих сильную адсорбционную способность. Второй тип используют для сорбции растворенных веществ. Оба типа А. у. должны иметь большую легко доступную внутреннюю поверхность пор. А. у. изготовляют в две стадии. 1) Выжигают древесину, скорлупу орехов, косточки плодов, кости животных при температуре 170—400° С без доступа воздуха, чем достигают удаления воды из исходного органического вещества, метилового спирта, уксусной кислоты, смолообразных веществ и других, а также развития пористой поверхности. 2) Полученный уголь-сырец активируют, удаляя из пор продукты сухой перегонки и развивая поверхность угля. Это достигается действием газов-окислителей, перегретым водяным паром или диоксидом углерода при температуре 800—900° С или предварительным пропитыванием угля-сырца активирующими примесями (хлоридом цинка, сульфидом калия), дальнейшим прокаливанием и промыванием водой. До-стагочно тонкопористый А. у. можно получить термическим разложением некоторых полимеров, например, поли-винилиденхлорида (сарановые угли). А. у. применяют для разделения газовой смеси, в противогазах, как носитель катализаторов, в газовой хроматографии, для очистки растворов, сахарных соков, воды, в медицине для поглощения газов и различных вредных веществ при кишечно-желудочных заболеваниях. [c.13]

Поры —это неизменяемые во времени пустые пространства, обусловленные жесткостью структуры твердых тел (кристаллических или стеклообразных). Поэтому можно говорить об объеме пор. Объем каждой поры определить трудно, однако можно оценить суммарный объем пор сорбента. При сорбции газов или паров пористыми жесткими сорбентами сорбируемые вещества занимают определенный объем пор, который остается неняменным. М. М, Дубининым была предложена следующая классификация пористости активр1ых углей, применимая и к полимерам [c.499]

При сорбции газов или паров сорбентами типа активных углей была предложена следующая классификация их пористости, которая может быть с определенным приближением применима и к полимерам сорбенты с макропорами сорбенты с переходными порами сорбенты с микропорами. Макропоры — это поры с радиусами, превышающими 4-10 см. Суммарный объем мак-ропор составляет 0,2—0,5 см /г. Такие поры хорошо видны в электронный микроскоп. Переходные лоры —это [c.132]

Растворимость постоянных газов в полимерах довольно мала, чтобы повлиять на деформацию и перестройку структуры полимера Так, растворимость азота в натуральном каучуке составляет всего около 0,01 вес.%, что соответствует концентрации приблизительно в одну молекулу азота на 5500 звеньев цепной молекулы полиизопрена. Действительно, неоднократно экспериментально показывалось, что в пределах подчинимости закону Генри коэффициент растворимости газов и паров сохраняется постоянным независимо от давления Однако при сорбции легко конденсируемых паров коэффициент сорбции может существенно зависеть от концентрации или давления паров сорбируемого вещества. Хорошие растворители могут сорбироваться полимерами в больших количествах, что приводит к искажению структуры полимера, в частности к его пластификации, изменению морфологии кристаллических образований и релаксации напряжений. Для сорбции неполярных паров органических растворителей полиэтиленоми другими неполярными полимерами выведено полуэмпирическое уравнение изотермы абсорбции [c.49]

Растворимость газов и паров в пространственноструктурированных полимерах подробно изучена Фришем и Станнетом з . Для расчета сорбции газов и паров в сшитых полимерах была использована сорбционная изотерма Баррера видоизмененная путем учета свободной энергии при эластическом расширении полимерной сетки в соответствии с теорией Флори Расчеты показали, что для постоянных газов, в частности для N2, О2, а также и для СО2, концентрация поперечных связей существенно не влияет на растворимость. [c.104]

Баррер, Барри и Раманизучали влияние кремнезема, вводимого в качестве наполнителя в силиконовый каучук, на коэффициенты сорбции и диффузии бутана и пентана. Были высказаны предположения, что либо кремнезем и каучук как сорбенты действуют независимо друг от друга, либо кремнезем полностью адсорбирует каучук и не является, таким образом, самостоятельным сорбентом. Результаты исследования не соответствовали ни одному из этих предположений, т. е. поведение наполненного каучука было достаточно сложным. Баррер, Барри и Роджерспришли к выводу, что в некоторых случаях резина, содержащая наполнитель — окись цинка, может рассматриваться как трехфазная система, так как в ней имеются пространства, заполненные газом. Следует заметить, что газ, заполняющий отдельные пустоты в наполненном полимере, активно не участвует в процессе переноса, в результате чего коэффициенты диффузии, определенные для стационарного и нестационарного состояния, могут заметно отличаться друг от друга Кьюминс, Ротеман и Ролле исследовали сорбцию водяных паров пленками из сополимера винилаце-тата с винилхлоридом, содержащими в качестве наполнителя кристаллическую двуокись титана, и установили, что в процессе сорбции активную роль играет поверхность частиц двуокиси титана, на которой происходит поглощение относительно больших количеств воды. Б некоторых случаях практически вся поверхность частиц двуокиси титана участвовала в сорбционном процессе, хотя вначале можно было предположить, что эта поверхность была покрыта адсорбированным полимером. [c.196]

Проницаемость газов и паров через непористые полимерные мембраны складывается из последовательности элементарных актов диффузии (молекулярной или турбулентной) распределяемого вещества из ядра первой среды к поверхности мембраны, абсорбции его мембраной, диффузии в ней, десорбции и диффузии его от поверхности мембраны в ядро потока второй среды. При этом, в силу большого диффузионного сопротивления мембраны, диффузионными сопротивлениями пограничных слоев обычно можно пренебречь и считать концентрацию газа (пара) у поверхности мембраны равной концентрации в ядре потоков фаз. В этих условиях параметрами, определяющими процесс, являются характеристики изотермы сорбции—десорбции распределяемого вещества и коэффициент молекулярной диффузии его в полимере. Если коэффициент диффузии газа в мембране D = onst, изотерма сорбции— десорбции линейная, то коэффициент проницаемости можно выразить соотношением [c.538]

СОРБЦИЯ полимерами (sorption, Sorption, Sorption) — физико-химич. процесс поглощения полимерами (сорбент) газов, паров, жидкостей и растворенных веществ (сорбат) из окружающей среды. Удаление сорбата из полимера наз. десорбцией. Частными случаями С. являются адсорбция — поглощение сорбата на поверхности раздела фаз и а б-сорбция — растворение сорбата в полимере при абсорбции полимер обычно набухает. При С. пористыми полимерами, растворяющими сорбат, оба процесса протекают одновременно и экспериментально неразличимы структура сорбента при этом изменяется. При С. пористым сорбентом, не растворяющим сорбат, структура сорбента не изменяется. Деление полимерных сорбентов на растворяющие и нерастворяющие довольно условно, но целесообразно, поскольку механизм С. в этих крайних случаях различен. [c.228]

Так, неполярные газы (На, N3, О2, Не, Аг) обладают незначительной диффузией и растворимостью в таких полярных полимерах, как полиамиды, полиакрилонитрил, ацетали, полисул ьфиды (тиокол) и др. Растворимость же и диффузия полярных газов (аммиак, углекислый газ, сернистый газ, пары воды и др.) в таких полимерах более значительны [125, 278]. Наибольшей газопроницаемостью и сорбцией по отношению к неполярным газам обладают полимеры, не содержащие полярных групп в структуре (силиконы, полиэтилен, полипропилен и др.) к газам противоположной полярности можно отнести такие полимеры, которые обладают более низкими коэффициентами диффузии и растворимости. [c.140]

Фриш и Станнет применили уравнение сорбционной изотермы Баррера для сорбции газов и паров в сшитых полимерах, приняв во внимание изменение свободной энергии при эластическом расширении полимерной сетки в соответствии с теорией Флори . Из выведенного уравнения следует, что растворимость Ы,, 0 Н, и других газов не должна существенно изменяться с ростом числа химических связей между макромолекулами. Некоторые особенности диффузии и растворимости паров в структурированных полимерах отмечались в литературе . [c.196]

Если сорбируемые пары инертны по отношению к полимеру, то коэффициент сорбции очень невелик и паропроницаемосгть под-чиняется тем же законам, что и проницаемость газов. Однако изучение сорбции паров, инертных по отношению к полимерам, и.меот большое самостоятельное значепне. так как позволяет, рассматривая полимеры как обычные твердые тела, оце[Швать величину их микропористости. [c.498]

Полимер, находящийся в высокоэластическом и вязкотекучем состоянии, и по плотности упаковки, и по подвижности звеньев аналогичен низкомолекуляриой жидкости. В таких полимерах отсутствует жесткая структура, поэтому термины пористость нли микропористость к ним неприменимы. Поглощение газов и паров каучуками и резинами происходит путем их растворения в иолимерном материале, которое обязательно сопровождается набуханием полимера и изменением его структуры. Если эластиче- ский полимер не набухает в данной жидкости, он не сорбирует ее паров. Следовательно, сорбция паров инертных жидкостей эластическими полимерами практически равна нулю. [c.500]

Действие воды и ее паров на полимеры чаще всего характеризуется коэффициентом влаго- и паропроницае-мости. Поглощение воды полимером может протекать без набухания, аналогично сорбции инертных газов или с набуханием в последнем случае, как правило, коэффициент диффузии воды будет зависеть от ее концентрации в (Полимере. [c.49]

ПЭ октаметилциклотетрасилоксана (ОМТС) на растворимость ФНА в твердом ПЭ продемонстрировано на рис. 4.6 при изменении концентрации ОМТС растворимость уменьшается, а затем проходит через максимум. Содержание транс и гош конформеров в полимере изменяется, что может быть объяснено изменением расположения центров сорбции. ОМТС влияет также на расплав полимера давление пара ФНА (концентрация газа в газовой фазе над полимером) зависит от концентрации ОМТС в расплаве [14]. [c.121]