Сорбция воды полимерами

Гидрофобные полимеры обладают комплексом свойств, обусловленных весьма малым количеством полярных групп, способных взаимодействовать с водой и электролитами. К числу этих свойств относятся малая сорбция воды и электролитов, высокое электрическое сопротивление и низкая диэлектрическая проницаемость. При увлажнении электрические характеристики гидрофобных полимеров практически не изменяются Этот комплекс свойств приводит к тому, что перенос электролитов через пленки гидрофобных полимеров подобен переносу газов. Прп сопоставлении величин проницаемости [c.212]

Результаты сорбции воды полимерами часто записываются с помощью математического выражения закона Генри. В этом случае количество сорбированной воды (масса, объем, молярное содержание), отнесенное к количеству полимера или смеси полимер — вода, откладывается на графике как функция активности паров воды. В широком интервале измерений такая обработка сорбционных изотерм редко приводит к линейным зависимостям, поэтому необходимо найти такой вид изотермы, который позволил бы упростить обработку экспериментальных результатов, особенно при высоких степенях влажности. С практической точки зрения это очень важно, поскольку интерполяция и экстраполяция количества воды, сорбированного при высокой относительной влажности, являются очень важными процедурами при расчете параметров, характеризующих защитные свойства полимерных мембран и качество полимерных покрытий. [c.421]

Ниже рассмотрено влияние добавок различных электролитов на ползучесть полипропилена. Например, при переходе от воды к растворам серной кислоты различной концентрации поверхностная энергия на границе раздела полимер — раствор возрастает. Одновременно уменьшается сорбция воды полимером (табл. Vni.7). Серная кислота в заметной степени не растворяется в полипропилене, а сорбция воды полимером уменьшается пропорционально активности воды в растворах серной кислоты [51]. [c.256]

В данном случае экспериментально было установлено, что сорбция воды полимером из указанных растворов будет практически [c.257]

СОРБЦИЯ ВОДЫ ПОЛИМЕРАМИ [c.215]

Более целесообразно эту проблему анализировать с позиций общих соотношений термодинамической и молекулярно-кинетической теорий диффузии. Так, в рамках такого подхода не представляет большой сложности установить качественную и количественную взаимосвязь между Dy—ф) и типом изотерм сорбции воды полимерами (рис. 6.3). Для этого достаточно представить соотношение (2.29) в виде [c.235]

Сорбция воды полимером может вызвать его набухание, сопровождающееся увеличением массы, объема, изменением структуры. Предельным случаем набухания является растворение полимера. [c.30]

С увеличением гидрофильных групп в боковых цепях полимеров сорбция воды возрастает и полимер может набухать до состояния геля. [c.52]

Несколько иные результаты были получены при исследовании сорбции низкомолекулярных веществ ориентированными и неориентированными кристаллическими полимерами. При изучении сорбции воды полиамидными волокнами было показано, что сорбционная способность ориентированного волокна несколько выше, чем неориентированного, в области малых значений давления пара и ниже при высоких значениях давления пара [c.147]

Существенное влияние на проявление негативного резиста оказывают температура и наличие влаги в растворителе [4]. Еще сильнее это проявляется у позитивных резистов, для большинства которых добиваются различной растворимости экспонированных и неэкспонированных полимерных слоев с одинаковой ММ. Присутствие воды в растворителях при проявлении негативных резистов может стать причиной возникновения вуали, особенно на поверхности диоксида кремния, который адсорбирует воду в процессе проявления в местах, где локальная концентрация полимера в проявляющем растворе как раз наибольшая. Промышленные растворители, такие, как ксилол и бензин, имеют непостоянное содержание воды, но и относительно сухие растворители могут абсорбировать влагу из воздуха. Избирательная сорбция воды может приводить к ее диффузии в сшитые участки слоя резиста и к поверхности диоксида кремния и снижать тем самым адгезию этих слоев. [c.50]

Таким образом, в первом приближении внутренние напряжения в пленке на жесткой подложке пропорциональны количеству поглощенной воды. Следовательно, их можно вычислить из кинетики поглощения воды полимером, зная со и сь р и илн, наоборот, можно определить коэффициент диффузии О из кинетики изменения внутренних напряжений. Полученные таким образом значения О хорошо совпадали с данными, полученными из кривых сорбции (2,4-10- и 2,1 10 м /с). [c.79]

Однако с увеличением гидрофильности полимера и ростом сорбции воды из раствора появляется возможность перехода и нелетучего электролита в полимер при Лэл == 0. В этом случае есть основание полагать, что нелетучий электролит в полимере находится, в диссоциированном состоянии [5, с. 213 97 ] и уравнение (1.48) имеет вид [c.52]

Сорбция паров воды полимерами при различных значениях относительного давления р/ро [c.320]

Сорбция воды определяется физическим состоянием материала, свойствами поверхности и структурой. Применительно к полимерным материалам следует учитывать химическое строение структурного звена и цепи полимера, его надмолекулярную структуру характер микропустот, тип наполнителя и т. д. Сорбированная влага в зависимости от ее энергетического состояния и полярности полимера может диффундировать вовнутрь. Проникая в материал, влага способна образовывать кластеры, сквозные каналы. [c.451]

Суточные колебания влажности воздуха сопровождаются процессами сорбции и десорбции влаги в полимерных материалах. Известно, что сорбция воды в количестве 1 % увеличивает линейные размеры изделий до 0,2 %. При этом не исключено, вследствие низкого коэффициента диффузии влаги в полимеры, возникновение напряжений и деформаций, приводящих к разрушению материалов. Действие сорбированной влаги на полимерные материалы может проявляться также в эффекте Ребиндера, изменении межмолекулярного взаимодействия, пластификации — антипластификации, гидролитической деструкции. Повышению влагопроницаемости способствуют высокая полярность, прежде всего боковых групп линейных макромолекул, слабая упорядоченность структуры линейных полимеров, большая разветвленность боковых групп и [c.451]

НОЙ воде отнесена вода, сорбированная при степенях гидратации 0,02—0,03 г НгО/г найлона-6,6, но последнее значение может приближаться к значению 0,08 г НгО/г (25). Вода, сорбированная при низких степенях поглощения, и вода, равномерно распределенная в таких относительно гидрофобных полимерах, относится, по-видимому, к этой категории. Такое поведение представляет собой один из возможных путей, по которым происходит сорбция воды вблизи полярных групп в аморфных областях частично кристаллических полимеров или в аморфных полимерах. [c.15]

Влияние воды на полимеры и смолы совсем не просто и не может быть однозначно предсказано на основе предыдущих комментариев. Указанием на известную сложность происходящих явлений может служить то, что для описания сорбции воды приходится использовать уравнение двухпараметрической изотермы сорбции (26), а также допускать наличие эффекта антипластификации цри низком содержании воды и при низких температурах (25). Композиты на основе эпоксидных смол, исследованные в (34), значительно изменяются в результате сорбции воды. Предполагается, что сорбция воды вызывает изменения структуры субстрата. В статье (32) обнаружен следующий эффект по мере того как вода впитывается найлоном-6,6, скорость усталостного роста трещин уменьшается до /5 первоначальной величины, а затем увеличивается примерно в 3 раза. Содержание воды, отвечающее максимуму энергии разрушения, соответствует одной молекуле воды на четыре амидные группы. Эта величина составляет около половины значения, начиная с которого наблюдается заметное образование кластеров (25). [c.16]

Сорбция воды существенно влияет на те свойства найлона, которые вызывают большой интерес как в практическом, так и теоретическом отношении. При сопоставлении механических характеристик образцов найлона-6,6, полученных путем формования при комнатной температуре, видно, что после насыщения сухого полимера влагой модуль упругости снижается примерно в пять раз, предельное напряжение сдвига — более чем на 50%, заметно возрастает удлинение при растяжении и увеличивается энергия разрыва [1]. Поскольку в большинстве случаев исследователи имеют дело не с чистым полимером, а со смесью полиамид — вода, очень важно знать содержание влаги в полимере или относительную влажность внешней среды при достижении образцом сорбционного равновесия. [c.412]

На рис. 25.1 представлена изотерма сорбции воды, которая получена при 23 °С для пленок найлона-6,6, приготовленных экструзией и последующим отжигом при 250 °С [5]. Толщина пленки 0,25 мм, степень кристалличности 57%. Для таких образцов изотерма имеет вид кривой, выпуклой к оси абсцисс кривизна этой линии становится более заметной при высоких значениях относительной влажности. Для не полностью отожженных образцов изотерма сорбции при низких концентрациях влаги слегка вогнута к оси абсцисс [6], что характеризует преимущественное взаимодействие молекул воды с полимером. [c.412]

Предлагаемый метод сочетает общепринятую теорию растворов и кластерную теорию. Такой подход позволяет интерпретировать результаты исследования сорбции воды в некоторых полярных полимерах. Общее количество воды, сорбированное в полимере, может быть представлено в виде суммы равномерно распределенной воды (нормально растворенная вода) и воды, связанной в ассоциаты (кластерная вода). [c.420]

Для большого числа полимеров зависимость обратной величины сорбции воды от обратного значения относительной влажности близка к линейной. Содержание воды в образце удобнее измерять в единицах объемных долей Ф), поскольку этот способ выражения концентрации используется в термодинамике полимерных растворо в. Так же могут быть выбраны и другие виды концентрационной шкалы, например масса (объем) на единицу массы (объема) полимера, массовые проценты и др. Переход от одного способа выражения концентраций к другому приводит к изменению тангенса угла наклона и величины отрезка на оси ординат, отсекаемого изотермой сорбции, но сама линейность должна сохраняться. [c.421]

Сорбция воды и ее влияние на диэлектрические свойства полимеров [c.428]

СОРБЦИЯ ВОДЫ И ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЛИМЕРОВ 429 [c.429]

Определенное этим путем значение D составляет 2,4-Ю" mV , что совпадает со значением D, вычисленным из данных по сорбции воды полимером. Значения D, определенные на пленках, полученных при разных режимах и, следовательно, при различных уровнях исходных внутренних напряжений, воспроизводились в пределах указанной выше точности измерений. [c.80]

Теоретический анализ изотерм сорбции воды полимерами обычно проводят в рамках нолимолокулярной теории адсорбции БЭТ двойной сорбции и Де Бура-Пвиккера [245, 246, 356], теории растворов полимеров Флори — Хаггинса [16], статистической теории Цимма — Ландберга [358]. [c.226]

Механизм переноса электролитов в полимерах определяется отношением полимера к воде, т. - е. его способностью к водопоглощению, обусловливаемой химической природой полимера. Для гидрофобных полимеров, содержащих небольшое количество полярных групп, характерна незначительная сорбция воды и электролитов, поэтому их высокое УОЭС и низкая диэлектрическая проницаемость сохраняются и при увлажнении. По современным воззрения перенос электролитов трактуется как процесс диффузионной проницаемости , [c.25]

На основании данных по сорбции воды целлюлозой, хитином и хитозаном [110] оценена их степень кристалличности, которая составила соответственно 60-70, 60 и 35-40%, т.е. у хитозана степень кристалличности наименьшая. Это подтверждают и данные по энтальпиям взаимодействия указанных полимеров с водой [111], на основании которых можно предполагать, что степень кристалличности уменьшается в ряду целлюлоза > хитин > хитозан. [c.388]

Специфические трудности возникают при исследовании диффузии и сорбции воды в полярных полимерах вследствие высоких значений когезии и интенсивного образования водородных связей Дополнительные осложнения вызывает и значительное теплообразование, которым сопровождается сорбция воды гидрофильными полимерами. Пёренос воды в полярных полимерах при повышенных концентрациях водяного пара характеризуется образованием своеобразных скоплений — роев воды в полимере [c.63]

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]

В эпоксидных смолах, как и в других полярных полимерах, вода может существовать в нескольких видах, отличающихся своей энергией связи с полимером и подвижностью молекул воды полимера, а также влиянием на подвижность цепей полимера. Одним из наиболее удобных для исследования сорбированной воды. методов является протонный магнитный резонанс (ПМР), позволяющий оценивать подвижность как молекул воды, так и полимера, В работах [75, 77] исследована подвижность молекул воды в широком интервале те.мператур и концентраций и показано, что. можно выделить две формы растворенной воды, различающиеся по прочности связи с полимером и подвижности. Можно ожидать, что зависимость коэффициента расширения при сорбции от концентрации воды будет нелинейной, причем отклонения от пря-молииейности наиболее сильно выражены в начальной части изотермы. Однако эсе измерения Она проводят, начиная с относительной влажности порядка нескольких процентов. Поэтому наиболее искривленные части изотермы находятся вне исследуемого интервала значений относительной влал<ности, и поэтому можно с достаточной точностью считать количество поглощенной воды пропорциональным [c.79]

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]

Например, уменьшение зольности полиэтилена низкого давления с 1,9 до 0,06 % (масс.) ириводит к снижению электрической проводимости на 3 порядка. Напротив, введение в полистирол 0,1 % (масс.) кристаллогидрата нитрата меди приводит к росту электрической проводимости полимера на 2 порядка [39, с. 129]. Равновесная сорбция полярными полимерами воды также вызывает увеличение электрической проводимости на несколько порядков. С целью выяснения влияния сорбированной воды исследовалась проводимость ацетата целлюлозы, в который в качестве ионогенных добавок специально вводили КС1, СаСЬ и другие соли. Поскольку исследованные образцы содержали различное количество сорбиро- ]gj-ванной воды, их диэлектрическая проницаемость варьировалась в широких пределах. Результаты этих исследований представлены на рис. 23 [4, с. 32]. [c.57]

Учитывая, что такие полимерьГ поглощают большое количество воды, которая образует в полимере крупные агрегаты и пластифицирует полимер, а в некоторых случаях вызывает растрескивание его поверхности [98 ], можно ожидать перенос электролита в виде фазового потока по дефектам. Возможен переход ионов электролита в полимер из агрегатов молекул воды в поверхностных слоях полимера. Трудно выделить в каждом конкретном случае роль того или иного фактора в сорбции нелетучих электролитов гидрофильными полимерами. Существующие экспериментальные данные показывают наличие симбатной связи между сорбцией воды и сорбцией электролита в этих системах [99]. [c.52]

Казалось бы, что сорбция воды аморфной глюкозой должна ош утимо превышать сорбцию воды целлюлозой. Действительно, глюкоза содержит лишний гидроксил и поэтому теплоты сорбции должны быть соответственно выше. Энтропия смешения для низкомолекулярных веш есгв (отнесенная на единицу веса) также всегда выше, чем для соответствуюш,их полимеров. [c.275]

Мак-Магон [23] убедительно показал, что при гидролизе полиэтилентерефталата скорость реакции зависит от относительной влажности. Эти результаты, а также найденная Равенсом и Уардом [20] изотерма сорбции воды для полиэтилентерефталата показывают, что скорость гидролиза этого полимерного сложного эфира прямо пропорциональна концентрации воды в полимере (рис. VIП-2). [c.11]

Бэрри [5] собрал все опубликованные данные по сорбции воды. С помощью этих данных можно оценить влияние различных структурных групп на сорбцию воды при различных степенях влажности. В табл..ХУИ 1.2 представлена наилучшая возможная величина для оценки сорбционной способности полимеров по отношению к воде количество воды, приходящееся на одну структурную группу в условиях равновесия. По этим данным можно легко оценить растворимость (см водяйого пара при стандартных температуре и давлении на см полимера). Коэффициент пересчета составляет 22,4 х X 10 /К, где V — мольный объем структурного звена полимера. [c.303]

Неподчинение законам Фика наиболее резко выражено при сорбции органических соединений почти всеми полимерами, а таклчс в процессах сорбции воды гидрофильными полимерами, например поливиниловым спиртом, целлюлозой и шерстью. [c.234]

Сорбция паров жидкости полимером, содержащим несорбирующий наполнитель, уменьшается пропорционально объемной доле наполнителя (см. также разд. 12.1.3.1). Однако, как и в случае механических свойств, необходимо учитывать возможное значительное взаимодействие между наполнителем и матрицей [515]. Это взаимодействие уменьшает сорбцию по сравнению с предсказанной теорией. Квей и Кумине [519] отметили, что введение ТЮг в поливинилацетат и эпоксидные смолы уменьшает сорбционную емкость матрицы по отношению к органическим парам в сравнении с расчетом на основе простой аддитивности. Было постулировано, что ТЮг иммобилизует полимерные сегменты, находящиеся вблизи поверхности. Перера и Хеертьес [722] наблюдали аналогичный эффект при исследовании сорбции воды алкидной смолой, содержащей свинцовый сурик в то же время сорбция воды алкидными или эпоксидными смолами, наполненными Т10г, не отличалась от теоретической. Для объяснения экспериментальных результатов было предположено, что между свинцовым суриком и алкидной смолой существует специфическое взаимодействие. Такое же специфическое взаимодействие между эпоксидными смолами и стеклянными шариками отмечено Мэнсоном и Чу [572, 573]. Они нашли небольшое, но замет ное уменьшение коэффициента растворимости воды в эпоксидной смоле в присутствии наполнителя для объяснения уменьшения коэффициента было высказано предположение об упорядочении сегментов макромолекул под влиянием наполнителя. [c.379]

Бройер и др. (18) предложили механизм набухания волоса, исходя из вклада, который дает набухание в общее изменение энергии, сопровождающее сорбцию воды. Основной термодинамической движущей силой при сорбции воды является связывание на центрах, т. е. взаимодействие с дискретными полярными боковыми цепями и пептидными связями. Но к этой движущей силе добавляются эффект капиллярной конденсации и выигрыш в энтропии при смешении воды с полимером. Механизм аналогичен тому, который описан для целлюлозных волокон 1[5]. Предложенный механизм с небольшими видоизменениями можно применить и к другим полимерам, обладающим высокой гидрофильностью и рассматриваемым в данном разделе. В результате исследования селективности пористых синтетических ионообменных смол в статье 23 сделан вывод о том, что различия в величине избыточной свободной энергии при взаимодействии иона и растворителя наибольшим образом отражаются на различиях в сродстве ионных пар к ионообменной смоле и, следовательно, на ионной селективности. [c.14]

Исследована сорбция воды для ряда регулярных сополиоксамидов путем гравиметрического определения равновесного водопоглощения при 25 °С и относительной влажности 93% и калориметрическим изменением количества замерзающей воды в гидратированных образцах полимеров. Определялась зависимость равновесного водопоглощения от химической структуры полимеров. При этом получены следующие результаты 1) все регулярные сополиоксамиды сорбируют большое количество воды (7—30 вес. %) 2) сорбционно-десорбционные циклы воспроизводимо повторяются для порошков и асимметричных мембран, т. е. никакой необратимой дегидратации не наблюдается 3) равновесное водопоглощение уменьшается с увеличением метиленовой цепи в диамине 4) сорбция происходит в некристал- [c.359]

Теория позволяет рассчитать интеграл кластерообразования, а также размеры кластеров каждого компонента. При рассмотрении связи теории образования кластеров с другими более ранними теориями растворов, например с классической теорией Флори—Хаггинса [3], Зимм и Ландберг отмечают, что наше рассмотрение, интерпретируя экспериментальные результаты на молекулярном уровне, не предполагает замену предыдущих теорий, а является дополнением к ним . Анализ, который будет пердставлен ниже, основан на одновременном использовании этих двух теорий. Сорбция воды неполярными полимерами (полиолефинами, полистиролом) очень низка и адекватно описывается в рамках общепринятой термодинамики растворов (теория Флори — Хаггинса). Для системы полярный полимер— вода возрастание сорбции с увеличением относительной влажности происходит значительно более резко, чем это следует из предсказания теории Флори. Такой эффект не удивителен, так как эта теория основана на предположении статистического распределения компонентов и не учитывает специфического связывания молекул воды полярными группами полимера, а также взаимодействия молекул воды между собой, обусловливающего неравномерное распределение низкомолекуляриого вещества. [c.420]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология