Проницаемость эластомеров газами

Давление газа также оказывает влияние на проницаемость резин, уменьшая или увеличивая ее в зависимости от природы газа и каучука. Коэффициенты растворимости газов в эластомерах зави- [c.115]

Соединения с металлическими прокладками. Металлические прокладки используются для уплотнения в вакуумных системах с давлением ниже 10 мм рт. ст., которые требуют обезгаживания при температурах около 400° С. Наиболее часто в качестве материала для прокладок используется бескислородная медь, реже — алюминий или золото. Иногда применяют индиевые прокладки, но низкая температура плавления индия (156°С) позволяет проводить лишь слабое обезгаживание. Обычно металлические прокладки по сравнению с эластомерами менее проницаемы для газов, однако требуют больших уплотняющих усилий и большей точности при изготовлении деталей соединения. Металлические прокладки редко используются повторно, что обусловлено относительной дороговизной соединений с такими прокладками. Эквивалентом колец из эластомеров яв- [c.275]

Рис. 2-11. Проницаемость эластомеров для различных газов неопрена толщиной 1,6 мм для воздуха (/), натуральной резины толщиной 1,6 мм для воздуха (2), натуральной резины толщиной 3,2 мм для кислорода, аргона и азота.

ПРОНИЦАЕМОСТЬ ЭЛАСТОМЕРОВ ГАЗАМИ И ПАРАМИ [c.350]

Различие коэффициентов проницаемости эластомеров для данного газа определяется в основном значениями коэффициентов диффузии, тогда как коэффициенты растворимости данного газа в различных эластомерах сохраняют более или менее близкое значение . Таким образом, следует считать, что коэффициент диффузии является более структурно-чувствительным параметром, чем растворимость газов в эластомерах. [c.112]

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]

Коэффициенты диффузии и проницаемости газов в эластомерах [c.114]

Кристаллические неорганические стекла характеризуются малой проницаемостью в связи с компактной регулярной структурой в 0Т=личие от плавленого кварца, имеющего повышенную проницаемость за счет неупорядоченной структуры, приводящей к образованию полостей . Интересной особенностью полимерных стекол в отличие от эластомеров является резко выраженная селективность, заключающаяся в том, что газы [c.131]

Коэффициенты диффузии и проницаемости газов в эластомерах зависят от химического строения главных цепей макромолекул, боковых фупп и их взаимодействия. При введении в молекулы полярных заместителей (- СМ, [c.114]

Механизм проникновения газа может быть атомарным и молекулярным. Проницаемость металлов для водорода возрастает пропорционально корню квадратному из величины давления это явление объясняется диссоциацией молекулярного водорода на атомы и проникновением атомов сквозь металл. При десорбции на стороне низкого давления происходит рекомбинация атомов, и в вакуумную камеру попадает водород в молекулярной форме. Скорость проникновения водорода через стекла и эластомеры пропорциональна давлению, так как в этом случае он проникает в молекулярной форме. [c.23]

В табл. 9.1 приведены данные о коэффициентах газопроницаемости для некоторых систем газ — эластомер [35]. Величина коэффициента газопроницаемости, так же как и коэффициента диффузии, в основном, определяется гибкостью цепи макромолекулы и энергией межмолекулярных связей. Все факторы, уменьшающие энергию межмолекулярных связей, одновременно способствуют увеличению коэффициентов проницаемости, и наоборот. Так, введение в боковые группы полярных заместителей —ОН, —СООН, —МНг и др. приводит к снижению газопроницаемости. Увеличение размеров боковых групп (до известного предела) без изменения их химической природы способствует повышению проницаемости. Наличие периодически повторяющихся двойных связей в основной цепи молекулы эластомера повышает ее гибкость и увеличивает проницаемость, поэтому полидиены при прочих равных условиях более газопроницаемы, чем полиолефины. Эластомеры, молекулы которых имеют симметрично расположенные заместители при каждом углеродном атоме основной цепи, характеризуются малой проницаемостью. [c.351]

На основании приведенных выше данных о газопроницаемости каучуков и поли стирола наиболее подходящими газами для получения ячеистых термопластов и мягких эластомеров следует считать азот, воздух и в несколько меньшей степени—инертные газы (см. табл. 8). Использование кислорода нежелательно, так как заполнение кислородом внутренних полостей ячеек, несомненно, ускорит разрушение большинства высокополимеров вследствие окислительной деструкции. Применение водорода в большинстве случаев нельзя считать целесообразным, так как этот газ существенно уступает азоту по растворимости, а проницаемость его имеет значительную величину. Кроме того, водород повышает огнеопасность ячеистого полимера. Углекислоту и водяные пары следует отнести к числу веществ, значительно менее пригодных для получения ячеистых термопластов и эластомеров, чем азот. [c.51]

Эластомеры. Характерные данные для газопроницаемости эластомеров представлены в табл. 10. По сравнению с металлами и стеклами эластомеры не столь селективны и имеют значительные скорости проницаемости для всех без исключения газов. Наиболее поразительна проницаемость силоксановой резины, вследствие чего этот материал непригоден для высоковакуумных применений. Наименьшие скорости проница- [c.243]

Проницаемость газов через эластомеры (данные представлены в единицах 0,7510-е мм рт. ст. л с- -см-2 для толщины стенки 1 мм и разности давления 10 мм рт. ст. [215]) [c.244]

При введении в полимерный материал активного пигмента или наполнителя резко увеличивается твердость и прочность пленки, несколько повышается температура стеклования и значительно — температура текучести (на 10—50°С). Присутствие наполнителей значительно снижает скорость диффузии через пленку различных агентов (газов, жидкостей). Принято считать, что наполнение полимера удлиняет путь диффундирующих молекул, вынужденных огибать частицы включенной твердой фазы. При введении в эластомеры наполнитель в большей степени влияет на проницаемость, чем при введении в застеклованные полимеры. [c.25]

Резины, стойкие к действию агрессивных сред. Проницаемость газов в полимерных материалах в зависимости от их структуры достигается в результате диффузии, вязкостного течения и истечения из микротрещин и дефектов. В резинах при отсутствии химического взаимодействия между газом и каучуком определяющими являются диффузионные процессы. Газопроницаемость резин зависит от структуры каучука, природы газа и температуры. Чем выше гибкость молекулярных цепей каучука, тем выше коэффициент газопроницаемости. Увеличение размера боковых подвесок эластомера, разветвленности цепей, числа поперечных вулканизационных связей, а также склонности к кристаллизации снижает проницаемость резин. Введение активных наполнителей с высокоразвитой поверхностью или пластинчатой структурой (например, слюды) снижает коэффициент диффузии. Повышение температуры увеличивает газопроницаемость. [c.196]

Другим фактором, влияющим на проницаемость, оказывается скорость диффузии, зависящая от размера молекулы газового пенетранта и от природы полимера. Размер молекулы газа отражается в величине коэффициента диффузии чем меньше размер молекулы, тем больше коэффициент диффузии. Впрочем, внимательное изучение размеров молекул газов приводит к некоторым интересным результатам. В табл. У1-9 приведены кинетические диаметры молекул некоторых газов, представляющих интерес для нашего изложения [13]. Несмотря на то, что молекулярная масса кислорода больше, чем азота, молекулярные размеры кислорода меньше. Если связывать проницаемость с коэффициентами диффузии, то кислород должен обнаруживать более высокую проницаемость, чем азот. Из табл. VI- и У1-8 ясно, что это выполняется не только в случае стеклообразных полимеров, но и эластомеров. Отличие заключается только в том, что фактор разделения выше у стеклообразных полимеров. [c.315]

Если компоненты смеси (газы и пары) обнаруживают существенное различие во взаимодействии с материалом мембраны, отношение проницаемостей для них обычно велико (см. табл. У1-11), и задачу разделения смеси можно решать с использованием высокопроницаемых материалов, как правило, эластомеров, таких, как силиконовый или натуральный каучуки. В некоторых случаях эластомеры обнаруживают низкие селективности для них, и тогда задачу можно решить, используя стеклообразные полимеры с более низкими коэффициентами проницаемости. Из уравнения У1-29 следует, что скорость массопереноса, или проницаемость (Р/ ), обратно пропорциональна толщине мембраны. Исходя из этого скорость транспорта газов можно оптимизировать, минимизируя эффективную толщину мембраны. Для газоразделения поэтому пригодны мембраны двух типов [c.319]

Кривизна температурной зависимости проницаемости является следствием нелинейной зависимости IgD—. ЦТ, так как теплота растворения АН в широком интервале температур остается постоянной Ч Наличие кривизны температурной зависимости IgD—1/Г свидетельствует о том, что значение условной энергии активации в системе эластомер — газ не постоянно, оно постепенно понижается с повышением температуры. Это обусловлено постепенной перестройкой структуры эластомеров с изменением температуры, подобно структуре л идкостей . Разные системы полимер — растворитель, имеют различный характер кривизны в области Т > Тс. В области Т а Тс отклонений от линейной зависимости не наблюдалось. На основании экспериментальных данных о диффузии Н2 я N2 в натуральном каучуке и сополимере- бутадиена с акрилонитрилом в интервале от —18,5 до 100 °С Амеронген предлол ил для температурной зависимости D от Т принять выражение вида [c.114]

Несмотря на большое практическое значение процессов переноса в условиях воздействия на полимерные диффузионные среды высоких давлений, эта проблема вплоть до настоящего времени оставалась наименее изученной. В работах [73, 117— 123] рассмотрены вопросы кинетики сорбции и проницаемости сжатых газов, фреонов, низкомолекулярных жидкостей через полимерные стекла и эластомеры. Однако характер полученных результатов, выбор объектов и условий исследования позволяют предполагать, что интересующий нас эффект, связанный с влиянием давления на диффузионные характеристики полимерных матриц, либо экспериментально не наблюдался, либо оказывался завуалированным пластификацией полимера газообразными веществами, либо не учитывался вообще, как, например, в [119, 120, 123]. Это вызвано двумя причинами. Во-первых, относительно небольшим интервалом изменения давления в условиях эксперимента, что связано с ограниченными возможностями использованной аппаратуры. Во-вторых, спецификой организации и проведения опытов, когда сжимающее низ комолекуляр-ный компонент давление неминуемо приводило к увеличению его растворимости в полимерном теле, а следовательно, и целой дополнительной гамме сопутствующих эффектов. Так, в [124] описано возрастание коэффициента газопроницаемости (Р) мембран из ПТФЭ при увеличении давления газа (рис. 2.35). Этот результат получен для необычного режима проведения диффузионного эксперимента (дифференциального), при котором разность давле.ний (Ар) по обе стороны мембраны поддерживается во всех опытах постоянной, а общее давление непрерывно возрастает. В работах [125—126] этот режим применительно к проблеме паропроницаемости назван сканированием по изотерме сорбции . Для обычного — интегрального режима, при котором перепад давления Ар меняется с изменением внешнего давления рь Р с ростом р1 уменьшается. Однако систематических измерений влияния давления, воздействующего избирательно на диффузионную среду, в полимерных системах практически не проводилось. [c.60]

В эластомерах с основными цепями одинакового строения, но с различными заместителями диффузия и проницаемость газов зависят от межмолекулярного взаимодействия, которое характеризуется значениями энергии когезии. При введении в молекулы полярных заместителей (-СМ, -СООН, -КНг и др.) наблюдается уменьшение газопроницаемости, вызываемое увеличением межмолекулярното взаимодействия. Наличие поперечных связей уменьшает проницаемость, прежде всего за счет уменьшения коэффициента диффузии. Зависимость эта не линейная. [c.115]

Частичная замена полярных групп в молекуле полимера неполярными или менее полярными позволяет постепенно повышать газопроницаемость полимера. Так, увеличение числа ацетильных групп в ацетате целлюлозы сопровождается повышением его газопроницаемости Повышенными значениями коэффициентов диффузии газов, а также газо- и паронроницаемостью (в 2—4 раза большей, чем для НК) характеризуются нит-розокаучуки Особое место среди полимеров занимают полиорганосилоксановые эластомеры, характеризующиеся весьма высокими значениями проницаемости . Например, газопроницаемость полидиметилсилоксана в 10—20 раз превышает проницаемость натурального каучука, имеющего самую высокую проницаемость из карбоцепных эластомеров. [c.67]

Диффузия и проницаемость газов в эластомерах. Коэффициенты диффуз1ии и проницаемости газов в эластомерах зависят от химического строения главных цепей макромолекулы, боковых групп и их взаимодействия. Эта зависимость может быть выражена количественно через темлературу стеклования каучуков [18, с. 377, 19]. Ее уменьшение соответствует понижению газопроницаемости. [c.152]

В эластомерах с основными цепями одинакового строения, но с различными заместителями, диффузия и проницаемость газов будет за1висеть от межмолекуляр-ного взаимодейств1ия, которое характеризуется значениями энергии когезии. Влияние температуры стеклования и плотности энергии когезии на проницаемость каучуков (ПО отношению к ки слороду приведено в табл. 1У.З. [c.152]

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]

Ллюэлин и Литтлджон [40] предложили сепаратор, в котором используется еще один принцип обогащения смеси. В этом приборе производится избирательное извлечение молекул органических веществ из газа-носителя. Эти вещества адсорбируются или растворяются в тонкой мембране из эластомера, которая служит разделяющей поверхностью между газовым хроматографом и масс-спектрометром. Полное количество вещества, проходящего через мембрану, определяется ее проницаемостью, которая зависит от растворимости и скорости диффузии вещества в материале эластомера. Эта зависимость выражается формулой [c.196]

Важное значение имеет селективность полимеров, т. е. способность избирательно пропускать газы. Скорость переноса отдельных компонентов газовых смесей может существенно различаться, что используется для практического разделения смесей газов, а также паров и жидкостей полимерными пленками [6, с. 178]. Селективность газопроницаемости обычно условно характеризуется соотношением Рце1Рп2 ( не и Pj< — газопроницаемость соответственно по гелию и азоту). Для большинства полимеров с уменьшением газопроницаемости селективность возрастает. Высокие значения селективности характерны для застеклованных жестких полимеров, для которых составляет от 10 до 300, низкие значения — для эластомеров — от 2 до 6. Для вулканизатов полиорганосилоксановых кау-чуков, обладающих максимальной газопроницаемостью, отношение Pub/Pn близко к 2,6. Многими исследователями отмечается существование аналогии в соотношениях проницаемости для азота, кислорода и двуокиси углерода для полимерных пленок толщиной от 20 до 60 мкм. Это соотношение может быть представлено в следующем виде />со, = 1 (2—6) (12—30). Используя это соот- [c.57]

Растрескивание пленки или мембраны из ПЭ при воздействии химических сред происходит при значительно меньших нагрузках, чем в отсутствие внешних факторов [6]. Прежде это считалось неисправимым недостатком полиэтилена. Однако было установлено, что существенного изменения свойств можно добиться включением небольших количеств второго олефина (йапри-мер, пропилена или 1-бутена). Влияние второго мономера заключается в создании регулируемого числа короткоцепных ответвлений при одновременном уменьшении кристалличности и размеров кристаллита. Несмотря на заметную кристалличность, проницаемость полиэтиленовых пленок пониженной плотности для газов такого же порядка, как и у эластомеров. Очевидно, это является результатом слабых сил когезии в аморфных областях, которые обусловливают значительную подвижность сегментов. С другой стороны, для полиэтиленов с высокой степенью кристалличности и повышенной плотностью проницаемость в 5 раз меньше, поскольку в них только /б часть объема находится в аморфном состоянии. Вследствие более высокой проницаемости полиэтилены пониженной плотности с большим успехом можно использовать для газоразделения, поскольку для проведения процесса требуются непористые слои. [c.122]

Непористые мембраны используют для газоразделения и первапорации. Для этих процессов используют или композиционные или асимметричные мембраны, транспортные характеристики (проницаемость и селективность) которых определяются существенными свойствами материала. Выбор материаипа зависит в большой степени от типа применения, и спектр используемых полимеров может простираться от эластомеров до стеклообразных полимеров. Говоря о применениях, можно выделить две основные группы 1) жидкостные разделения (первапорация или обратный осмос) и 2) газоразделение. Эта классификация основана на различиях в транспортных свойствах. Степень взаимодействия между полимером и постоянным газом в общем случае очень мала и соответственно растворимость газов в полимере тоже очень низка. С другой стороны, взаимодействие жидкости с полимером в общем случае много сильнее. Высокая растворимость жидкости в полимере оказывает огромное влияние на транспортные параметры системы. Коэффициент диффузии жидкости очень сильно зависит от концентрации диффундирующего вещества в полимере, в то время как коэффициент диффузии в случае транспорта газа может рассматриваться практически как константа. В гл. VI приведены наиболее важные матери аилы, используемые в этих процессах. [c.77]