Растворимость газов и паров в полимерах

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]

При вспенивании заготовку вторично нагревают при 85—110° С до размягчения полимера. Нагревание проводят с помощью пара, воды или горячего воздуха. Насыщенный водяной пар обычно используют при вспенивании отпрессованных заготовок ПС-1 и ПС-4 (при 98—100° С). Пенопласт ПС-2 можно вспенивать в атмосфере горячего воздуха при 110—130° С. Под влиянием возрастания давления газа в заготовке увеличиваются уже имеющиеся ячейки, а в результате снижения растворимости газа в полимере образуются новые. Так как при прессовании практически невозможно обеспечить равномерный обогрев всей заготовки, вспененные плиты пенопласта приобретают несколько изогнутую форму. Для устранения этого дефекта заготовки вспенивают в камерах, снабженных гидравлическим приспособлением для выпрямления. По окончании процесса вспенивания в камерах создается небольшое (0,1—0,5 кгс/см ) давление, в результате чего пластины выпрямляются, затем охлаждаются водой. Вследствие этого в готовом пенопласте возникают остаточные напряжения. [c.31]

Эффективность изложенного подхода применительно к трехкомпонентным системам второй группы может быть продемонстрирована на примере изучения диффузии паров воды и газопроницаемости пленочных материалов на основе системы ПВХ — ДОФ [133]. При предположении, что пластификатор оказывает слабое влияние на растворимость газа в полимере, уравнение (4.54) можно записать [c.151]

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]

В общем случае проникновение является сложным процессом, включающим в себя одновременно растворение и диффузию. Растворимость газа в полимере часто определяет скорость его прохождения через образец. Например, вода проникает через полиэтилен крайне медленно, а метилбромид, являющийся частично растворителем для полиэтилена, проходит в 10 раз быстрее. Химическая природа полимера определяет скорость проникновения через него различных газов и паров, например вода очень медленно проходит через полиэтилен, а через целлофан проходит в 100 раз быстрее, вследствие того что ее растворимость в последнем полимере составляет примерно 10%. [c.190]

Растворимость газов в полимерах обычно весьма мала (<0,2 об.%). Для этих условий принимают, что коэффициенты диффузии газов постоянны. В таких идеальных системах диффузия подчиняется закону Фика. С другой стороны, растворимость органических жидкостей (и паров) может быть относительно высокой (возможно, с учетом специфических взаимодействий), в этом случае коэффициенты диффузии обычно являются концентрационно-зависимыми, т. е. возрастающими с увеличением концентрации. [c.235]

Для молекул газа принималось, что коэффициент рг творимости может быть определен по закону Генри, поскольку растворимость газа в полимере линейно зависит от внешнего давления. Закон Генри неприменим к органическим парам и жидкостям, и для таких случаев концентрация внутри полимера лучше описывается термодинамикой Флори — Хаггинса [см. уравнение (V-104)]. [c.253]

Современные представления о проницаемости полимерных материалов, основанные на феноменологических теориях диффузии и растворимости низкомолекулярных веществ в полимерах, а также на данных о структурных особенностях высокомолекулярных соединений, позволяют высказывать предположения о порядке величины ожидаемой проницаемости в системах газ — полимер или пар — полимер. Приведенные в монографии сведения дают возможность, в известной степени, учитывать при прогнозировании проницаемости влияние внешних условий и отдельных рецептурных факторов. [c.9]

Растворимость газов и паров в полимерах характеризуется коэффициентом растворимости, представляющим собой число см газа или пара (при нормальных условиях), растворимых в 1 см полимера при парциальном давлении 1 атм и температуре определения. Коэффициент растворимости выражается в см газа/(см полимера-атм). При определении растворимости жидкостей или твердых тел в полимерах растворимость выражают в г/см или г/г. Равновесная концентрация газа с в полимере является функцией парциального давления р газа, согласно выражению [c.42]

Значение коэффициента проницаемости в системе полимер — газ определяется не только свойствами полимерной среды, но и свойствами диффундирующих в полимере молекул газа или пара. Однако прямая связь между проницаемостью и свойствами диффундирующих молекул отсутствует, так как проницаемость представляет собой сложный процесс, зависящий от диффузии и растворимости вещества в полимере. [c.52]

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]

Ниже рассмотрены основные методы определения-коэффициентов диффузии и растворимости газов и паров в полимерах, которые могут быть использованы для косвенного определения коэффициентов проницае- мости. [c.255]

Определение растворимости газов и паров в полимерах [c.260]

Коэффициенты растворимости газов и паров в полимерах могут быть определены экспериментально [c.260]

Растворимость газов и паров в полимерах обычно определяют на сорбционных установках, на которых измеряют равновесное поглощение газа или пара образцом полимера заранее известного объема или массы. При определении растворимости газов и паров в полимерах принято считать, что весь газ или пар распределяется в объеме полимера и какой-либо концентрации молекул газа или пара на поверхности образца полимера (адсорбции) не происходит [c.261]

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]

Более полные данные имеются по растворимости малорастворимых газов и паров в растворах полимеров. Экспериментально равновесную растворимость газов в высоковязких жидкостях, в том числе в растворах и расплавах полимеров, определяют теми же методами, что и в низкомолекулярных жидкостях. Методически, однако, это определение значительно сложнее. [c.15]

Принятые при выводе уравнения (6) допущения, как правило, справедливы для постоянных газов, растворимость которых в полпмер е весьма мала. Однако для конденсирующихся паров или жидкостей, растворимость которых в полимере велика, коэффициент диффузии О обычно не является полностью независимым от концентрации диффундирующего в полимере компонента, кроме того, в общем случае закон Генри здесь неприменим. Поэтому коэффициент проницаемости Р является некоторой функцией концентрации диффундирующего компонента. [c.77]

РАСТВОРИМОСТЬ ГАЗОВ И ПАРОВ В ПОЛИМЕРАХ [c.291]

Баррер вывел уравнение для растворимости газов и паров в эластомерах, основываясь на теории атермальных полимерных растворов Миллера . При равновесии скорость растворения сорбированных молекул в полимере равняется скорости их испарения [c.216]

Растворимость газов в органических твердых веществах при комнатных температурах очень низкая, и обычно не превышает 0,2 6. Растворимость водяного пара изменяется в широких пределах от очень низких значений в гидрофобных полимерах, например в полиэтилене (рис. 9), до очень высоких значений в гидрофильных полиме- [c.217]

Исследования массопереноса газов, паров, жидкостей и других веществ через каучуки и резины часто являются важной технической задачей. Они необходимы для разработки уплотнительных материалов, диафрагм, покрытий, а также материалов для контейнеров, оболочек аэростатов, газгольдеров, баков, лодок, спасательного имущества, шлангов, камер автошин и многих других надувных изделий из резины или прорезиненных тканей. Такие исследования имеют и весьма существенное научное значение. В частности, изучение диффузии и растворимости позволяет судить о структуре эластомеров и характере теплового движения макромолекул. Перенос низкомолекулярных веществ в полимерах играет основную роль при изучении многих процессов, протекающих при изготовлении и эксплуатации резиновых изделий, например при вулканизации и окислении резин, при действии на резины агрессивных паров, жидкостей и др. Вопросы массопереноса в каучуках и резинах рассмотрены в ряде монографий и обзоров [1-5]. [c.344]

Константы диффузии и растворимости газов и паров в полимерах зависят от полярности и непредельности диффундирующих молекул. Молекулы низкомолекулярных органических веществ, содержащих в своем составе двойные связи, диффундируют в полимерах быстрее, чем молекулы без двойных связей, но с тем же числом углеродных атомов [17, 18]. Повыщение полярности диффундирующих молекул способствует снижению значения О, в особенности в полярных полимерах, благодаря возникающему при переносе взаимодействию силовых полей диффундирующих молекул с силовыми полями полярных групп молекул полимера [19]. [c.347]

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]

Разделительная способность пленок по отношению к газовым смесям основана на различной скорости прохождения каждого из газов (рис. 142). В случае обычных газов, не взаимодействующих с полимером, коэффициент разделения равен отношению проницаемостей разделяемых газов при условии равновесия газовой фазы у поверхности пленки. Повышенная растворимость газа в пленке приводит к увеличению проницаемости (пластифицирующее действие) и снижению разделительной способности пленки. В большинстве случаев жидкости диффундируют медленнее, чем их насыщенные пары. [c.237]

Влияние условий эксперимента на эффективность деструкции может быть объяснено, исходя из их влияния на процесс кавитации. Так, например, чем выше растворимость газа (образующего центры кавитационных пузырьков) в жидкости, тем меньше степень деструкции полимера. При повышении давления пара растворителя (например, в результате подъема температуры) увеличивается концентрация пара внутри кавитационных пузырьков. Это приводит к появлению подушечного эффекта, характеризующегося меньшей эффективностью захлопывания кавитационных пузырьков — снижением скорости деструкции. Кавитация менее эффективна при меньшем поверхностном натяжении. По-видимому, при применении хорошего растворителя плотность раствора не влияет на деструкцию, в то время как в плохих растворителях (в которых молекула принимает свернутую конформацию) скорость деструкции уменьщается. [c.207]

Упаковка в обычный целлофан продуктов с высокой влажностью приводит при продолжительном хранении к потере влаги и изменению вкусовых качеств продуктов. Это объясняется относительно высокой паропроницаемостью пленки. Она составляет 300—1000 Естественно, возникла необходимость снизить скорость проникновения паров воды через целлофан для того, чтобы использовать другие преимущества целлофана (невысокая стоимость, удовлетворительные механические показатели). Наиболее простым и поэтому широко распространенным методом получения такого водостойкого целлофана является нанесение на его поверхность тонких слоев других полимеров. Поскольку, ак известно, проницаемость пленки зависит от растворимости в ней диффундирующего через нее газа (пара), то для создания водозащитного покрытия используются такие полимеры, которые слабо растворяют воду. В то же время необходимо, чтобы этот защитный полимер был полярным и обладал адгезией к целлюлозе. [c.168]

При проведении операции вспенивания заготовку вторично нагревают при 85—110° до размягчения полимера. В зависимости от марки пенопласта нагрев заготовки осуществляют паром, водой или горячим воздухом. Под влиянием возрастания давления газа в заготовке увеличиваются уже имевшиеся ячейки и за счет снижения растворимости газа в полимере образуются новые. Вследствие этого заготовка в свободном состоянии вспенивается, т. е. увеличивает свои ра.змеры, в основном сохраняя форму, подобную первоначальной. Так как при прессовании практически невозможно создать идеальные условия для равномерного обогрева всех участков заготовки и герметичности пресс-форм, вспененные плиты пенопласта приобретают несколько изогнутую форму. Для устранения этого дефекта заготовки вспенивают в камерах, снабженных гидравлическим приспособлением для прямлеиия. [c.21]

Из каталитической камеры газы и пары образовавшихся углеводородов под давлением, сниженным до 3,5 атм., проходили в стабилизатор, из которого непрерывно спускался полимер. Головка состояла из неизмененного этилена (70%) в смесп с этапом, бутаном, изобутаном, высшими углеводородами и небольшим количеством водорода. На 1 кг катализатора в час получалось 0,08—0,25 л полимербензина. В табл. 34 приводятся данные результатов полимеризации, достигнутые при трех различных рабочих режимах. Разгонка продукта полимеризации с водяным паром дала бепзин уд. в. 0,711 и остаток уд. в. 0,897. У бензина индукционный период смолообразования был невелик (100 мин.), по добавка 0,025% ингибитора уже повышала его до 1600 мин. Октановое число бензпна было 82. начало кипения при 41°, 50% его перегонялось до 93° при 183° в погон отходило до 95%. Полимеризат можно было разделить на две части растворимую в Н.2804 (96%) при 0° и нерастворимую. Растворимость отдельных фракций полимера представлена в табл. 35. [c.123]

Помимо технического интереса исследование массопроницаемости полимерных материалов имеет весьма суш,ественное научное значение. Изучение массопроницаемости полимеров, а также диффузии и растворимости газов и паров в полимерах, позволяет судить о структуре полимерных материалов и характере теплового движения макромолекул. Массоперенос газов и паров играет существенную роль в разработке теории таких важных процессов как окислительное старение полимеров, вулканизация, полимеризация, поликонденсация и др. Большое значение имеет перенос газов и паров для биологии, медицины, геологии и других наук. [c.4]

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]

Возможность применения метода Дейнеса — Баррера для определения коэффициентов диффузии и растворимости газов и паров в полимерах практически ограничена значениями D — 10 см /с, так как получение тонких и достаточно прочных полимерных пленок, необходимых для исследования, затруднительно из-за ряда технических причин. Более чувствительным является сорбционный метод, позволяющий измерять D порядка 10" см /с. [c.257]

Сообщений о проникании смесей газов и паров через полимерные мемфаны мало. Если компоненты смесей являются газами, относящимися к категории I, можно гфедположить, что в процессе проникания взаимодействие между газами отсутствует. Проникание каждого из компонентов в полимер протекает независимо от других компонентов, и стационарная скорость проникания описывается уравнением (10), в которое должна входить разность парциального давления компонента по обе стороны мембраны. Коэффициент гфоницаемости дпя каждого компонента смеси имеет то же значение, что и в случае наличия этого компонента в чистом состоянии, и, согласно уравнению (10), не зависит от парциального и общего давления. Это поведение является следствием очень низкой растворимости газов категории I во многих полимерах. [c.323]

Действительно, как следует из литературных данных, при газофазном фракционировании на мембранах характеристики полимерной пленки существенно не изменяются под влиянием диффундирующего газа, так как последний обладает весьма низкой растворимостью в пленке. Поэтому, зная скорости диффузии чистых газов и состав исходной смеси, можно вычислить состав продиффундировавщего газа. Однако в случае фракционирования органических паров или жидкостей, обладающих сравнительно высокой растворимостью в пленке полимера, невозможно вычислить состав продиффундировавщего потока на основании известного состава исходной смеси и скоростей диффузии индивидуальных компонентов через мембрану. Проницаемость набухщей мембраны (т. е. мембраны, содержащей растворенные диффундирующие компоненты) значительно отличается от первоначальной ее проницаемости. Равным образом состояние мембраны при диффузии индивидуальных соединений отличается от состояния, достигаемого при диффузии смеси. [c.77]

Формулы (XVIII.3)—(XVIII 8) позволяют оценивать растворимость газов и паров в полимерах, находящихся в различных состояниях. , [c.294]

Парциальные теплоты растворения у постоянных газов и паров имеют разные знаки. Так, для постоянных газов (Не, Нг, N2), находящихся намного выше своей 7 крит, АЯк мала, и значение АН в основном определяется членом АЯ , который, как правило, положителен. Следовательно, АЯ1 > 0. Поэтому растворимость этих газов в полимере с повышением температуры возрастает Шс1Т > 0). [c.522]

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]