Основные свойства растворов полимеров

Среди высокомолекулярных соединений важное место занимают белки. Они играют основную роль во всех жизненных процессах, а продукты их переработки — в технике и производстве. Белки являются полимерными электролитами, так как их молекулы содержат ионогенные группы. Поэтому растворы белков имеют целый ряд особенностей по сравнению с растворами других полимеров. В состав молекул белков входят разнообразные а-аминокислоты, в общем виде формула их строения может быть записана в форме КНг — К — СООН. В водном растворе макромолекула представляет амфотерный ион КНз — К — СОО . Если числа диссоциированных амино- и карбоксильных групп одинаковы, то молекула белка в целом электронейтральна. Такое состояние бедка называют изоэлектрическим состоянием, а соответствующее ему значение pH раствора — изоэлектрической точкой (ИЭТ). Чаще всего белки — более сильные кислоты, чем основания, и для них ИЭТ лежит при pH < 7. При различных pH изменяется форма макромолекул в растворе. В ИЭТ макромолекулы свернуты в клубок вследствие взаимного притяжения разноименных зарядов. Б кислой и щелочной средах в макромолекуле преобладают заряды только одного знака, и вследствие их взаимного отталкивания молекулы распрямляются и существуют в растворе в виде длинных гибких цепочек. Поэтому практически все свойства растворов белков проходят через экстремальные значения в изоэлектрическом состоянии осмотическое давление и вязкость минимальны в ИЭТ и сильно возрастают в кислой и щелочной средах вследствие возрастания асимметрии молекул, минимальна также способность вещества к набуханию, оптическая плотность раствора в ИЭТ максимальна. Изучение всех этих свойств используется для определения изоэлектрической точки белков. [c.443]

Растворы полимеров по многим свойствам существенно отличаются от обычных растворов низкомолекулярных веществ. Чтобы отчетливее представить основные причины этого различия, остановимся прежде всего на самом процессе растворения, который в этом случае тоже обладает существенными особенностями. [c.598]

Полиэлектролиты. Если звенья макромолекулы содержат боковые ионогенные группы, то полимеры проявляют своеобразные-электрические, конфигурационные и гидродинамические свойства. Такие полимеры называют полиэлектролитами. К ним относятся поликислоты (полиметакриловая, нуклеиновые кислоты и др.) полиоснования полиамфолиты. Полиамфолиты содержат кислотные-и основные группы в одной макромолекуле. Это белки и синтетические полипептиды. Они построены из аминокислот и содержат основные (ЫНзОН) и кислотные (—СООН) группы, которые располагаются не только на концах цепей, но и в боковых ответвлениях. Раствор каждого полиамфолита в зависнмости от его состава имеет определенное значение pH, при котором сумма положительных и отрицательных зарядов в цепи равны. Это значение pH называется изоэлектрической точкой (ИЭТ). При pH ниже ИЭТ в цепи преобладают положительные заряды из-за подавления диссоциации СООН-групп. При достаточно низком pH полиамфолит превращается в полиоснование. При pH выще ИЭТ полиамфолит постепенно переходит в поликислоту. [c.287]

Все современные методы фракционирования полимеров основаны на их растворимости или на определенных свойствах растворов полимеров. По принципу разделяющего эффекта основные методы можно выделить в следующие группы (табл. 6). [c.21]

Термодинамические характеристики растворов полимеров, как было показано, тесно связаны с цепным строением, размерами и гибкостью макромолекул, а также с энергией их взаимодействия с растворителем. Эти основные параметры определяют также многие другие свойства растворов полимеров, по которым, в свою очередь, можно судить о строении и свойствах макромолекул. Так, например, гибкость цепей отражается не только на высоких значениях энтропии смешения, но и на условиях передвижения молекул в растворах при диффузии, течении и др. В этом отношении изучение разбавленных растворов полимеров представляет тем больший интерес, что оно выясняет строение и свойства индивидуальных макромолекул, лежащих в основе всех полимерных материалов. [c.188]

Линейные гибкие макромолекулы. Способность молекулярных цепей изменять свою конфигурацию в зависимости от внешних условий, т. е. гибкость или жесткость этих цепей, является кардинальной характеристикой макромолекул, определяющей свойства полимерных систем. Различие в поведении гибких и жестких частиц проявляется, как указывалось, в электрохимических свойствах (глава пятая), в термодинамических свойствах растворов полимеров (глава восьмая), в молекулярно-кинетических свойствах коллоидных систем (главы вторая и восьмая), в свойствах гелей (глава девятая) и др. Это различие связано и с основными характеристиками структуры и физикомеханическими свойствами полимерных материалов. Как уже указывалось, гибкость и жесткость макромолекул являются относительными характеристиками, зависящими от ряда внешних условий, прежде всего, от температуры однако, применительно к обычному интервалу средних температур, полимеры с гибкими и жесткими макромолекулами достаточно отчетливо различаются между собой влияние других факторов (пластификации, скорости деформации) описано ниже (стр. 242—251). [c.227]

Для полимерных соединений характерна очень большая молекулярная масса, изменяющаяся нередко от 8—10 тыс. до нескольких миллионов. Высокие молекулярные массы полимеров, содержащих в молекуле 1000—1500 и более атомов, обусловливают и особенность их свойств. Они в отличие от иизкомолекулярных веществ полидисперсны по молекулярной массе, растворяются с предварительным набуханием и иногда образуют коллоидные растворы. Полимеры не летучи, их очистка затруднена и в большинстве случаев ее осуществляют переосаждением. Если в низкомолекулярных соединениях форма молекулы оказывает незначительное влияние иа их свойства, то строение макромолекулы полимеров наряду со строением элементарных звеньев в основном их определяет. [c.31]

Предпочтительность использования олигомеров для лакокрасочных материалов обусловлена влиянием молекулярной массы иа одно нз основных свойств растворов полимеров — вязкость. Чем выше молекулярная масса полимера, тем выще вязкость его растворов при одинаковой концентрации, для получения рабочей (малярной) вязкости растворов необходимо добавлять большее количество растворителя, что экономически и экологически ие выгодно. Если для олигомеров влияние молекулярной массы практически ие заметно, то для полимеров с молекулярной массой порядка 10 —10 оно весьма существенно. Так, если перхлорвинил марки ПСХ-ЛН имеет вязкость 20 %-ного раствора 0,05— [c.181]

Появившиеся недавно методические руководства и обзорные статьи, посвященные вопросам теории растворов и современным методам определения молекулярных характеристик полимеров, в основном рассчитаны на квалифицированных физико-химиков. Однако лишь немногие научно-исследовательские центры имеют в своем составе специализированные физико-химические лаборатории, которые помогают химику-синтетику характеризовать основные свойства синтезируемых полимеров. Работники большинства отраслевых лабораторий и вузовских кафедр должны сами осваивать простейшие физикохимические методы исследования полимеров и обучать этим методам молодых специалистов. [c.3]

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА РАСТВОРОВ ПОЛИМЕРОВ [c.67]

По Штаудингеру, макромолекула представляет собой длинную жесткую палочку, построенную из последовательно соединенных элементарных звеньев, т. е. анизометрическое образование. Это утверждение, основанное на экспериментальных данных, полностью противоречило существовавшей тогда концепции о подобии строения полимерных веществ и коллоидных частиц. Не лишенная многих недостатков, теория Штаудингера сыграла огромную положительную роль в развитии химии и физики полимеров, а ее основное положение о полимерных веществах как о веществах, построенных из макромолекул большой длины, до сих пор полностью сохраняет свое значение. Что касается жесткости цепных макромолекул, то такие палочкообразные макромолекулы действительно существуют, но это лишь частный случай. Характерной особенностью полимерных цепей является как раз их гибкость. Нитевидное образование, длина которого несравненно больше диаметра, естественно, обладает большой гибкостью. Гибкость макромолекул оказывает огромное влияние на свойства растворов полимеров и на формирование комплекса механических свойств конденсированных полимерных тел. Нам еще не раз придется говорить о гибкости полимерных цепей, но сейчас вновь обратимся к истории. [c.6]

Одним из отличительных свойств растворов полимеров является высокая вязкость. Даже разбавленные их растворы мало текучи по сравнению с чистым растворителем. При этом они, как правило, не подчиняются основным реологическим законам, справедливым для низкомолекулярных жидкостей. Для растворов полимеров (рис. 1.29) зависимость вязкости от давления (кривая Л) имеет существенные отличия от аналогичной зависимости для истинных жидкостей (кривая В). Вязкость полимерных систем в области ламинарного потока с ростом давления вначале снижается, а затем, достигнув некоторого значения, стабилизируется. В области турбулентного потока вязкость вновь возрастает. [c.75]

Интерес к реологическим свойствам концентрированных растворов полимеров прежде всего связан с задачами, стоящими в области технологии переработки полимеров, многие из которых перерабатываются через растворы. Но изучение вязкоупругих свойств растворов полимеров высокой концентрации может дать также ценную информацию об их структуре, которую представляют в виде пространственной флуктуационной сетки, образованной более или менее плотно упакованными агрегатами, или ассоциатами макромолекул, внутри которой распределены молекулы растворителя. Основными элементами структуры такой сетки являются свободный объем , т. е. объем, не занятый массой полимера и растворителя, и плотность и упорядоченность агрегатов, из которых построена сетка . [c.380]

Несмотря на то, что теория Флори—Хаггинса успешно объясняет многие свойства растворов полимеров, ее можно рассматривать только как первое приближение к количественному исследованию. В частности, экспериментальные значения х не полностью независимы от концентраций. Значительный прогресс достигнут в развитии теоретических исследований [27], номы их опускаем из-за значительной сложности, а также еще и потому, что они не изменяют основных выводов теории Флори—Хаггинса. [c.143]

Иногда при анализе гидродинамических свойств растворов полимеров, их ассоциатов, коллоидных систем частицы моделируют жесткими сплошными образованиями. Поэтому приведем основные соотношения для таких моделей. [c.43]

В настоящее время недостаточно данных для того, чтобы построить обобщенную зависимость относительной вязкости от состава, применимую для широкого круга разнообразных полимеров. Рассматривая этот вопрос, Ферри и сотр. [11] предположили, что при анализе этой зависимости в качестве аргумента следует использовать произведение Замена молекулярного веса на число атомов в основной цепи привела к тому, что удалось совместить многочисленные данные, полученные для различных полимеров в области значений т] < 10 . При высоких значениях молекулярных весов и концентраций данные, полученные для различных полимеров и даже для одного и того же полимера, но разных растворителей, различаются более чем на десятичный порядок. Можно полагать, что пока не будет получено достаточного количества экспериментальных данных, особенно в области высоких концентраций, вряд ли удастся построить общую характеристику вязкостных свойств растворов полимеров. [c.191]

Влияние природы растворителя на вязкостные свойства растворов полимеров зависит от рассматриваемой области концентрации . В области низких концентраций вязкость растворов полимеров в плохих растворителях меньше, но она сильнее изменяется с концентрацией. Поэтому с повышением концентрации Вязкость растворов полимеров в плохом растворителе может оказаться выше, чем в хорошем. Природа растворителя слабо влияет на характер зависимости вязкости от молекулярной массы. Для неполярных и слабонолярных полимеров, отличающихся высокой гибкостью макромолекул, термодинамическое качество растворителя очень мало влияет на вязкость их растворов. При заданной объемной концентрации таких полимеров разница в вязкости растворов определяется в основном различием значений вязкости используемых растворителей. Качество растворителя оказывает огромное влияние на вязкость растворов жесткоцепных полимеров, причем направление этого влияния существенно различно в области разбавленных и концентрированных растворов. [c.210]

В книге описаны наиболее важные практические работы, охватывающие все основные разделы коллоидной химии и, в том числе, важнейшие методы изучения физико-химических свойств растворов полимеров. Кроме описания практических работ, в начале каждой главы дается краткое введение, в котором излагаются теоретические основы данного вопроса. [c.2]

Поливинилпиридины получают полимеризацией винилпиридинов. Образующиеся полимеры растворимы в воде, обладают основными свойствами и дают соли с галоидоалкилами получаются полимерные четвертичные соли. Водные растворы обладают типичными свойствами поливалентных электролитов. [c.940]

На основе представлений о природе растворов полимеров становится возможным рациональный подбор для полимеров пластификаторов, назначением которых является расширение температурного интервала высокоэластического состояния полимера и увеличение его пластичности при повышенной температуре. Основным критерием возможности применения данного пластификатора, кроме его физико-химических свойств, доступности и стоимости, является способность совмещаться с полимерам с образованием истинного раствора пластификатора в полимере. [c.68]

Таким образом, при переработке растворов полимеров необходимо решать следующие задачи определение границ растворимости полимера в данном растворителе выбор растворителей для получения раствора с заданными свойствами прогнозирование свойств растворов полимеров. Эти задачи решаются с учетом основных закономерностей термодинамики растворов полимеров [8, 10]. [c.132]

Проведенная работа дает представление, в какой мере меняется одно из основных свойств растворов натрийдивинилового каучука под влиянием обычных факторов — света, кислорода, углекислоты. Вместе с тем устанавливаются также условия, необходимые при проведении точных исследований полимера дивинила это в первую очередь, — отсутствие действия света, во вторую очередь,— атмосфера азота, [c.380]

Работами советских ученых было убедительно показано, что основная специфика свойств растворов полимеров обусловлена ценным строением гибких больших молекул, а не особенностями сольватации. Подтверждением этого служит тот факт, что растворы полимеров в собственных гидрированных мономерах (например, полиизобутилена в изооктане), образующие атермические системы, обладают термодинамическими особенностями, хотя сольватация растворенных частиц равна нулю.— Прим. ред. [c.55]

Получены твердые полимерные материалы, поверхность которых в зависимости от pH контактирующего раствора способна проявлять и кислотные, и основные свойства, при этом осуществляется обмен ионами с раствором. Такие полимеры используются для разделения сильных и слабых электролитов, для выделения металлов из растворов и других целей. [c.321]

В 1908 г. Смолуховским и в 1910 г. Эйнштейном была разработана теория флуктуации [14, 65]. Однако начало широкого применения этого метода для изучения растворов полимеров было положено Дебаем в 1944 г. [31]. В настоящее время этот метод является одним из основных для определения молекулярных весов и изучения свойств растворов полимеров [6. 34, 54, 62, 66]. [c.127]

Размеры макромолекул соизмеримы с размерами коллоидных частиц. Поэтому растворы полимеров обнаруживают ряд свойств, характерных для коллоидных золей (эффект Тиндаля, замедленная диффузия, тиксотропия и др.). Однако в отличие от коллоидных золей растворы полимеров являются молекулярно-дисперсными системами и удовлетворяют основным критериям истинных растворов 1) самопроизвольность образования, термодинамическая устойчивость, равновесность и обратимость 2) постоянство концентрации во времени 3) однофазность, гомогенность. [c.80]

В работах И. Г. Борщова были правильно описаны основные свойства природных полимеров и их растворов. К сожалению, развитие науки о высокомолекулярных соединениях пошло по йе-правильному пути, предложенному Оствальдом, Кройтом, а впо- [c.7]

Для экспериментального изучения свойств отдельных макромолекул обычно берут очень разбавленный раствор полимера, что практически устраняет взаимодействие макромолекул между собой. Основная величина, характеризующая размеры цепи,— расстояние между ее концами к. Это же расстояние можно [c.125]

На ряде эксперпментальных примеров показаны основные типы диаграмм фазового равновесия для трехкомпонентных систем с пекрнсталлизуюци1мся полимером. Кроме общих случаев равновесия, рассмотрены и частные. Так, показано, каким образом две порознь не растворяющие жидкости приобретают свойство растворять полимер. Это непосредствепно вытекает из топологического анализа тройной системы как следствие геометрии тела расслоения. Достаточно же убедительного теоретического объяснения этого явления до сих пор не дано. [c.146]

В настоящее время особый интерес приобрела также проблема оценки поверхностного натяжения полимеров в твердйм состоянии. Интерес к этому вопросу связан с исследованием таких явлений, как адгезия, смачивание, совместимость полимеров, а также с широким применением полимеров в качестве клеев, компаундов, герметиков, защитных покрытий и т. д. Кроме того, изучение и использование наполненных полимерных композиций, в частности таких, в которых наполнителем является другой полимер, стимулировало исследования поверхностных свойств полимеров и поиски новых методов-оценки их поверхностного натяжения. Учитывая важ.ность этого вопроса и интерес к нему, мы сочли возможным в книгу, посвященную в основном исследованию поверхностных свойств растворов полимеров, включить-главу о методах оценки поверхностного натяжения твердых полимеров. [c.6]

Особый интерес, естественно, представляют свойства фенил-силиконовых полимеров со сдвоенными цепями. От таких полимеров следует ожидать повышенной термо- и химической стабильности, поскольку для деструкции макромолекулы необходим разрыв более чем одной связи. Полифенилсилсесквиоксановый полимер растворим во многих обычных растворителях, причем из этих растворов получают прочные прозрачные пленки. Ориентированные пленки, полученные вытяжкой в растворителе, в котором полимер набухает, некристаллические, но обладают, по данным рентгеноструктурного анализа, дальним порядком [18]. Температура стеклования аморфного полимера составляет 300° С [56, 57], а по другим данным — более 400° С [6]. Подробные исследования свойств растворов полимера показали, что при молекулярном весе 10 000—50 ООО макромолекулы представляют собой вытянутые цепи, а при молекулярном весе 50 ООО—3 ООО ООО молекулы свернуты в клубки [57, 65, 66]. Прочность на разрыв полимера составляет 250—420 кгс/см [18, 24, 40], а разрывное удлинение 3—16%. При 250° С полимер имеет прочность на разрыв 80 кгс/см , а удлинение 12%, поэтому температура стеклования должна быть выше 250° С. Электрическая прочность полимера составляет 6,02 кВ/25 мк [24]. По-видимому, высокая термостойкость подтверждает теоретические представления о повышенной стабильности лестничных полимеров. На воздухе уменьшение веса полимера начинается при 500° С [6, 18, 36]. Было отмечено также, что при нагревании до 900° С основная цепь не деструктирует, а уменьшение веса обусловлено разложением органических фрагментов макромолекулы [6]. [c.327]

Обобщение модели ожерелья для концентрированных растворов (влияние зацеплений на релаксационный спектр). Согласно основному допущению сеточной модели полимера в блоке и в концентрированных растворах взаимодействие окружения с данной цепью локализовано в отдельных, довольно редко расположенных точках. Участок цепи между зацеплениями по-прежнему рассматривается как последовательность больйюго числа одинаковых сегментов. Движение соседних сегментов совершается независимо от существования зацеплений, но нри перемещении цепи в целом в движение неизбежно вовлекаются окружающие ее макромолекулы. Эта схема была предложена Ф. Бики и использовалась для расчета зависимости вязкости от молекулярной массы концентрированных растворов и расплавов (см, гл. 2). Эта же схема была перенесена Дж. Ферри с соавторами для расчета влияния зацеплений на релаксационные свойства растворов полимеров. [c.279]

Различие в поведении гибких и жестких частиц проявляется, как указывалось, в электрохимических свойствах (гл. V), в термодинамических свойствах растворов полимеров (гл. VIII), в моле-кулярно-кинетических свойствах коллоидных систем (гл. II и VIII), в свойствах гелей (гл. IX) и др. Это различие связано и с основными характеристиками структуры и физико-механическими свойствами полимерных материалов. [c.202]

Релаксационные и реодинамические свойства растворов полимеров вначале изучали в основном с помощью реологических, реоопти-ческих, электрооптических, диэлектрических и акустических методов (работы Куна, Ферри, Зимма, Петерлина, Цветкова, Фрисман, И. Михайлова, Г. Михайлова, Виноградова, Тагер и многих других авторов). Применение в дальнейшем методов динамического рассеяния (света, нейтронов и рентгеновских лучей), ЯМР, меточных методов (поляризованной люминесценции, ЭПР, явления Мессбауэра и др.) еще более расширило сведения о релаксационном поведении макромолекул в растворе. [c.7]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология