Теории и термодинамика образования растворов нанополимеров

Содержание

1. Введение        

2. Особенности свойств растворов нанополимеров        

3. Факторы, влияющие на термодинамику растворения нанополимеров        

4. Теории и термодинамика образования растворов нанополимеров        

4.1 Теория Флори-Хаггинса        

4.2 Теория Пригожина-Паттерсона        

Заключение        

Список литературы        

1. Введение

Растворы нанополимеров в низкомолекулярных жидкостях (НМЖ) имеют важное практическое значение. Во-первых, изучение свойств растворов позволяет определить основные молекулярные характеристики высокомолекулярных соединений (ВМС): молекулярную массу (М), форму макромолекул и параметры их гибкости. Во-вторых, синтез многих нанополимеров протекает в растворах, поэтому закономерности реакций образования их макромолекул будут определяться и свойствами раствора. В-третьих, переработку некоторых нанополимеров в изделия осуществляют через растворы: пленко- волокнообразование, нанесение покрытий, изготовление наполненных пластиков и так далее. В связи с этим встает задача определения основных зависимостей между свойствами растворов ВМС и их технологическими характеристиками. В-четвертых, многие нанополимеры применяют в комбинации с низкомолекулярными веществами (например, пластифицированные ВМС). Физико-химические свойства изделий из подобных систем в значительной степени определяются спецификой взаимодействия нанополимера и НМЖ. В некоторых отраслях техники важное практическое значение имеет устойчивость нанополимеров к действию растворителей, прогнозировать которую можно на основании свойств систем «ВМС-НМЖ». Для решения данных задач необходимо хорошо знать теорию растворов нанополимеров.

В данной работе рассмотрим основные теоретические аспекты растворения нанополимеров.

2. Особенности свойств растворов нанополимеров

Прежде чем перейти к описанию теорий растворов нанополимеров, необходимо понять, почему нельзя применять классические теории растворов НМЖ к данным системам (например, теория регулярных растворов Гильдебранда-Скетчарда). Специфика свойств растворов ВМС обусловлена прежде всего большими размерами и гибкостью макромолекул. Рассмотрим некоторые особенности растворов нанополимеров:

Растворы ВМС имеют формальное сходство с коллоидными системами на основе низкомолекулярных веществ. Общим их формальным признаком является наличие в НМЖ больших по размеру частиц (макромолекул в случае растворов нанополимеров и близких к ним по размерам частиц дисперсионного вещества в случае коллоидных систем на основе НМС).

Растворы нанополимеров имеют высокую вязкость даже при большом разбавлении (например, при концентрациях менее 1%). Эта особенность характерна только для полимерных растворов и обусловлена длинноцепочечным строением их макромолекул.

Процессу образования раствора нанополимера всегда предшествует набухание   одностороннее поглощение НМЖ (или ее пара) нанополимером. Набухание бывает неограниченным и ограниченным. Неограниченное набухание   набухание, самопроизвольно переходящее в растворение. Ограниченное набухание   процесс смешения полимера и растворителя, ограниченный только стадией поглощения растворителя нанополимером (самопроизвольного растворения не происходит). При ограниченном набухании образуются две сосуществующие фазы: набухший полимер и чистый растворитель (возможно, разбавленный раствор в нем ВМС, если последний частично растворим). Эти фазы разделены поверхностью раздела и находятся в равновесии.