Диффузия газов и паров в эластомерах

Проницаемость эластомера к газам и парам воды больше зависит от скорости диффузии через эластомер, чем от скорости растворения и испарения с поверхности. Любая обработка каучука, вызывающая уменьшение скорости диффузии, может привести или к увеличению энергии, необходимой для единичного разделения цепей, или к увеличению зоны, участвующей в отдельном акте диффузии . Поскольку удельная энергия когезии эластомера и энергия, необходимая для перемещения сегмента цепи, не изменяются при изменении степени вулканизации в широких пределах, размеры зоны, необходимой для элементарного акта диффузии, должны расти с увеличением степени вулканизации и молекулярных размеров диффундирующих частиц. Экспериментально показано что при увеличении количества серы в смеси газопроницаемость резины постепенно уменьшается. Эта зависимость более заметна для высокомолекулярных газов, чем для низкомолекулярных, и имеет почти линейный характер для натурального и бутадиен-стирольного каучуков. Так, например , газопроницаемость по азоту резины из натурального каучука при увеличении дозировки серы от 1,7 до 2,9% уменьшается на 25"о. [c.115]

ДИФФУЗИЯ ГАЗОВ И ПАРОВ В ЭЛАСТОМЕРАХ [c.346]

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]

Эластомеры. Скорости выделения газов эластомерами и другими органическими материалами были измерены рядом исследователей. В табл. 8 приведены некоторые данные для наиболее интересных с точки зрения вакуумной технологии материалов этого типа. Дополнительная информация о кривых обезгаживания для эластомеров и эпоксидных смол может быть получена в работах [234] и [235]. После прогрева скорость газовыделения эластомеров имеет значения 10" —10 мм рт. ст.<л-с > см- . Газовыделение тефлона значительно ниже, но, к сожалению, этот полимер не склеивается и течет под давлением, см. разд. 4 Б, 2) и табл. 17. Важное значение при выборе из имеющихся в наличии эластомеров материала для прокладок имеет их термическая стабильность. В идеальном случае эластомер должен выдерживать без разложения нагрев до 400° С, т. е. до температур, требуемых для обезгаживания стекла и металлов. Такого материала не существует. Витон А, сополимер гексафторпропилена и фтористого вини-лидена обладает наиболее приемлемыми компромиссными свойствами. Его можно прогревать до 200° С, т. е. до значительно более высокой температуры, чем выдерживают большинство других синтетических каучу-ков. Как следует из табл. 8, слабый прогрев при температурах 100 — 200° С уменьшает газовыделение эластомеров на один — два порядка. Основным компонентом выделяемых газов являются пары воды в количествах, эквивалентных 100 и более монослоев. Вода сорбируется в тело эластомера и выделяется посредством диффузии. В случае использования ви-тона этот процесс при экспозиции его на воздухе с нормальной влаж- [c.237]

Растворимость — термодинамический параметр и является мерой количества пенетранта, сорбированного мембраной в равновесных условиях. Растворимость постоянных газов в эластомерах очень низка и может быть описана законом Генри. Однако в случае органических паров или жидкостей, которые не обнаруживают идеального термодинамического поведения, закон Генри неприменим. Наоборот, коэффициент диффузии является кинетическим параметром, который показывает, насколько быстро пенетрант переносится через мембрану. Коэффициент диффузии зависит от геометрии пенетранта, при увеличении молекулярного размера коэффициент диффузии уменьшается. В то же время коэффициент диффузии является концентрационно-зависимой величиной для взаимодействующих систем, и даже крупные (органические) молекулы, вызывающие набухание полимера, могут иметь большие коэффициенты диффузии. [c.235]

Таким образом, если для определенной пары газ — полимер известна энергия активации Е ,, то можно рассчитать коэффициент диффузии с помощью следующей формулы для эластомеров [c.296]

Рассмотрим основные факторы, влияющие на проницаемость. Коэффициенты проницаемости зависят от того, находится пи полимер в стеклообразном или высокоэластичном состоянии. Обычно эластомеры обладают более высокими проницаемостями и низкими селективностями. Для стеклообразных полимеров характерны более низкие проницаемости и более высокие селективности. Проницаемости одного и того же газа в различных полимерах могуг paзJшчaть я в десятки тысяч раз. В то же время селективность изменяется гораздо слабее. Коэффициент проницаемости, как указывалось выше, равен произведению коэффициентов растворимости и диффузии. Растворимость, как известно, определяется легкостью конденсации. Чем крупнее молекула, тем выше оказывается и растворимость. Одновременно усиливается и температурная зависимость коэффициента растворимости. Коэффициент диффузии, наоборот, увеличивается при уменьшении размера молекул. Например, коэффициент диффузии неона в по-лиметилметакрилате порядка 10м /с, а криптона порядка 10м /с [4]. Величины коэффициента диффузии для одного и того же газа сильно зависят от природы полимера и в различных полимерах могут различаться на четыре порядка. С повышением температуры коэффициенты диффузии увеличиваются. Проницаемость различных органических паров обычно вьшге, чем у газов, что может быть обусловлено более высокой их растворимостью. Молекулы органических паров оказывают на полимер пластифицирующее действие. По этой причине коэффициенты диффузии в этом случае могут существенно зависеть от концентрации. Более подробные сведения о механизме массопереноса в пористых и непористых мембранах можно найти в [1, 5]. [c.420]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология