Диффузия и проницаемость в полимерах

Диффузия и проницаемость в полимерах [c.100]

Для исследования влияния двухосного растяжения полимеров на процессы диффузии и проницаемости низкомолекулярных веществ целесообразно использовать метод стационарного потока. Испытания проводят в диффузионных ячейках с последующим количественным анализом веществ, продиффундировавших через полимерные образцы. Ниже описываются приборы, в которых осуществляется механическое двухосное растяжение образцов с помощью сферических дорнов и которые дают возможность испытывать недеформированные и напряженно-деформированные образцы. [c.30]

Таким образом, данные свидетельствуют об отчетливой качественной зависимости параметров диффузии и проницаемости низкомолекулярных веществ в различных полимерах от механических напряжений, деформаций, а также от предварительной ориентации. [c.79]

Методы исследования процессов переноса жидкостей и паров через полимеры в напряженно-растянутом состоянии. Для исследования влияния двухосного растяжения полимеров на процессы диффузии и проницаемости низкомолекулярных веществ целесообразно использовать метод стационарного потока. Испытания проводят в диффузионных ячейках с последующим количественным анализом веществ, продиффундировавших через полимерные образцы. Ниже описываются приборы, в которых осуществляется механическое двухосное растяжение образцов с помощью сферических дорнов и которые дают возможность испытывать недеформи-рованные и напряженно-деформированные образцы. [c.208]

Влияние различных факторов на проницаемость полимеров Механические напряжения и деформирование полимерного изделия могут оказать значительное влияние на процессы диффузии и проницаемости. Различают два вида напряженного состояния полимерного образца -внутренние напряжения и деформации, возникшие в результате неравномерного набухания полимерного образца или под влиянием технологических факторов [c.102]

В настоящее время отсутствует количественная теория, связывающая какие-либо параметры строения полимеров с коэффициентами диффузии и проницаемости эта проблема находится в стадии накопления фактического материала. [c.32]

Коэффициент проницаемости W зависит от коэффициента диффузии пара в полимере. Так как D экспоненциально зависит от температуры, то аналогичным образом должен зависеть от температуры и коэффициент проницаемости W . [c.92]

Диффузионная проницаемость полимерных материалов характеризуется наличием градиентов концентраций, температурой, давлением диффундирующего вещества в системе и зависит также от физических и химических свойств системы. Суммарный процесс проникания низкомолекулярного вещества через полимерный материал —это массоперенос, обусловленный в свою очередь двумя процессами диффузией и сорбцией. Диффузия характеризуется скоростью перемещения вещества, а сорбция — количеством диффундирующего в полимерном теле вещества. Концентрацию компонентов в диффузионной системе обычно выражают как массу компонента i в единице объема полимера (pj —объемная массовая концентрация) или как число молей компонента г с молекулярной массой Ml в единице объема полимера с,- = Рг/М — объемная молярная концентрация [1, с. 434]. [c.9]

Если сравнивать данные при одноосном сжатии и двухосном растяжении, то можно видеть различие в абсолютных значениях D при одних и тех же значениях X. Для кристаллических структурно неоднородных полимеров подобное явление наблюдали и при диффузии газов. Оно может быть объяснено различными граничными условиями диффузионного потока при оценке D из данных по сорбции (сжатие) и проницаемости (растяжение) [36]. Кроме того, следует учитывать некоторую неоднородность и различие в размерах надмолекулярных структур образцов различной толщины. Интересен тот факт (см. рис. И.7 и II.8), что для одних и тех же значений относительной деформации при сжатии и растяжении образцов изменения коэффициентов диффузии жидких сред примерно одинаковы. Это позволяет рассматривать с единых позиций влияние различных видов деформаций полимерных тел на кинетику переноса низкомолекулярных компонентов. [c.76]

Доказано также, что повышение гидростатического давления в трубопроводах и сосудах из полимеров приводит к замедлению процесса диффузии и уменьшению проницаемости и сорбции, несмотря на то, что при этом увеличивается термодинамический потенциал воды на поверхности полимера. [c.103]

Коррозия полимеров происходит в гетерогенной системе в результате диффузии агрессивная среда проникает в материал, вызывает набухание или химически взаимодействует с полимером часто оба процесса протекают одновременно. Следовательно, химическая стойкость полимеров будет характеризоваться их проницаемостью, т. е. скоростью проникновения в них агрессивной среды. Интенсивность коррозии определяется диффузией реагента (среды) к поверхности пластичного материала, сорбцией реагента (среды) полимером, диффузией реагента (среды) в твердой фазе (полимере), химическими превращениями (реакциями) между сорбированной средой и полимером (химическая сорбция), диффузией продуктов реакции внутри полимера к его [c.67]

Сорбция паров воды различными полимерами приведена в табл. 36.2, коэффициенты проницаемости и диффузии воды и водных растворов кислот и солей — в табл. 36.3, 36.4. [c.320]

Выбор того или иного критерия оценки зависит от многих факторов. В некоторых случаях при оценке долговечности покрытий необходим комплексный подход, т. е. использование нескольких критериев оценки. Примером этого могут служить работы, проводимые Зуевым с сотрудниками, по исследованию долговечности полимерных покрытий в напряженном состоянии с учетом химической деструкции и проницаемости [51, 73]. Расчетным и экспериментальным путем ими была исследована долговечность полимеров по коэффициентам диффузии в отсутствие коррозионного растрескивания, а [c.49]

Наличие полярных групп увеличивает энергию когезии, что снижает подвижность макромолекул полимера, а следовательно, и проницаемость. Размер и форма молекул растворителя играют также роль в их диффузии через полимер. С увеличением размеров молекул растворителя скорость их проникновения снижается. [c.232]

Введение в цепь полимера различных групп, влияющих на сегментальную подвижность, должно сказываться и на проницаемости полимера. Показано [61 ], что введение в цепь полимера метильных групп, уменьшающих подвижность цепи, приводит к снижению коэффициента диффузии. На процессы переноса влияют длина, конформация и полярность боковых групп [62], их число [63], а также характер взаимодействия с диффундирующими веществами [64]. [c.35]

В течение ряда лет Манин и Григорьев проводили работы по исследованию проницаемости жидкостей и газов через многослойные композиции, состоящие из пленок полимеров различной химической природы. Далее обсуждаются основные результаты этих исследований. Проницаемость многослойных материалов резко зависит от порядка расположения слоев по отношению к направлению потока вещества. Это подтверждается экспериментальными значениями коэффициентов проницаемости и диффузии для двухслойных систем из пленок на основе полиэтилена (ПЭ), поливинилхлорида (ПВХ) и полистирола (ПС) [c.39]

Рассмотренные выше закономерности сорбции и диффузии электролитов позволяют оценить их перенос через полимерные материалы. В отличие от сорбции и диффузии проницаемость электролитов через полимеры может быть определена методом стационарного потока. Экспериментальные данные о количестве проникающих компонентов раствора позволяют проверить надежность полученных выводов о механизме переноса. [c.56]

При ориентировании полиэтиленовых пленок до кратности вытяжки 3 авторы наблюдали замедление процессов диффузии газов в 40—50 раз. Полученные результаты интерпретируются с позиции теории свободного объема. Ориентация аморфных полимеров также приводит к значительному изменению коэффициентов проницаемости и дифф) зии [29]. [c.73]

Структура полимеров также может оказывать значительное влияние на процессы переноса в напряженно-деформированных образцах. Так, для полиолефинов различной степени кристалличности отношение коэффициентов диффузии, проницаемости и сорбции гептана в деформированных и недеформированных образцах различны (например, при Хр = 1,05) [c.85]

Важным свойством материала герметизатора является малая степень проницаемости по отношению к газам или жидкостям. Механизм газопроницаемости включает три последовательных стадии растворение газа на поверхности полимера, молекулярную диффузию газа через полимер, испарение газа с другой поверхности образца. Методика испытания полимера на газопроницаемость и испытательная установка описаны в работах [73, 148], методика исследования проницаемости резин по отношению к жидким средам—в работе [108]. [c.105]

Механизм активированной диффузии состоит в перемещении молекул отдельными импульсами через межмолекулярные дефекты (дырки), которые образуются в структуре полимерной матрицы в непосредственном соседстве с молекулами диффундирующего вещества. Эти пустоты появляются в результате флуктуации плотности при тепловых движениях отрезков цепей или элементов пространственной сетки. Чем больше гибкость цепи, тем больше вероятность таких флуктуаций и обмена местами между молекулами низкомолекулярного вещества и звеньями полимера, тем больше проницаемость. [c.41]

Первая часть процесса имеет нестационарный характер (рис. 4.12). После определенного времени давление в замкнутой камере за испытываемой пленкой будет равномерно нарастать, что является признаком наступления стационарного процесса переноса. Период равномерного увеличения давления используется для расчета коэффициента газопроницаемости. Отрезок 0, отсекаемый на оси абсцисс прямой стационарного процесса, получил название время отставания (запаздывания) . Стационарный процесс переноса, характеризующий собственно проницаемость полимера, наступает через (3 -5- 4) 0. В итоге установлено, что между коэффициентом диффузии О, толщиной пленки / и временем отставания 0 существует простая зависимость [c.139]

Проницаемость пленки лакокрасочного покрытия для ионов электролита во многом зависит от ее проницаемости для воды, так как диффузия электролитов для рассматриваемого случая происходит из водных растворов. По характеру диффузии электролитов полимеры различают следующим образом гидрофобные слабо-набухающие в воде и гидрофильные. [c.81]

Значения Р, D и S в полимерах зависят от многих факторов. Многие газы и пары активно взаимодействуют с функциональными группами полимеров, что приводит к отклонениям диффузии от законов Фика, а растворимости — от закона Генри. Коэффициент диффузии в этих случадх, как ) р ило, цорыш етдя с ростом концентрации диффундирующего вещества, а проницаемость растет с ростом давления. Поэтому для оценки поведения материалов следует определять D и Р во всем заданном интервале давлений. Давление жидкостей не оказывает существенного влияния на 108 [c.108]

Закономерности диффузии и проницаемости однокомпонентных сред (воды, органических растворителей и др.) близки к закономерностям для газов и паров. Водные растворы кислот, щелочей и солей являются электролитами. Взаимодействие электролитов с материалами уплотнений характеризуется в первую очередь способностью материала к во-допоглощению. По этому признаку полимеры условно подразделяют [54] на гидрофильные (с водопоглощением бо- [c.209]

Сорб№ и диффузия органических жидкостей в полимерах. Проницаемость полимеров по отношению к органическим жидкостям и парам зависит от их химической природы. Наибольшую проникающую способность имеют ароматические углеводороды и их пары, меньшую - алифатические углеводороды и минимальную — спирты и кетоны. Наименее проницаемы фторсодержащие полимеры и гетероцепные полимеры, по сравнению с которыми проницаемость ПЭНП, например, вьппе на два-три [c.210]

Наиболее низкими значениями коэффициентов диффузии и проницаемости обладают покрытия, находящиеся в застеклованном или кристаллическом состоянии. Покрытия, полученные из эластомеров, имеют значительно более высокие значения D и Р и соответственно более высокую энергию активации диффузионного процесса. Последнее объясняется разной степенью подвижности молекулярных цепей, а отсюда и неодинаковой среднеквадратичной скоростью и длиной перескока молекул. Если в стеклообразных полимерах средняя длина перескока диффундирующей молекулы низкомолекулярного вещества не превышает 1 нм, то в эластомерах она более 2,0—2,5 нм [35, с. 123]. Сорбция низкомолекулярных органических веществ пленками полимеров в стеклообразном состоянии в отличие от высокоэластического является аномальной, она не подчиняется уравнению Фика. Проницаемость покрытий на основе кристаллических полимеров находится во взаимосвязи со степенью кристалличности. В случае пленок полиэтилена, полиамидов, полиэтилентерефталата влагопрони-цаемость подчиняется следующей зависимости (с некоторым приближением) [c.115]

Распространенными методами определения коэффициентов диффузии и проницаемости являются сорбционно-десорбционный (с применением весов Мак-Бена), интерс ренционный (по интерференции света определяется граница продвижения вещества в пленке), микроскопический (определяется фронт поляризации света под микроскопом), метод фазовой границы с применением вертикального оптиметра, сканирующей и отражательной микроскопии, электронно-зондового рентгеноспектрального микроанализа (для пленок радиационностойких полимеров) [38, с. 198, 2561. [c.119]

Для расчета параметров проницаемости раствора алектрсли-та в полимер коэффициента диффузии (D) и времени защитного действия ( L) были использованы следующие уравнения /5/ [c.56]

Особенностью реактопластов является то, что все полимеры этой группы в той или иной степени проницаемы для воды. Для основной массы электролитов перенос воды в полимеры осуществляется с большей скоростью, чем других составных частей раствора. На практике это приводит к набуханию полимеров. Однако реактопла-сты как изолирующий материал имеют ряд преимуществ. Для них характерно наличие ступенчатого профиля распределения кислот по координате диффузии, что затрудняет проскок кислоты к основному материалу. Это позволяет обеспечить работу в режиме полной изоляции от действия агрессивных кислот. При этом такой режим изоляции может быть обеспечен как для нелетучих, так и для летучих 1СИСЛ0Т. Материалы на основе реактопластов позволяют получать [c.241]

Анализ этих работ показывает, что в одних случаях предварительное деформирование образца значительно меняет скорость переноса низкомолекулярных веществ, в других случаях ориентация не влияет на проницаемость и диффузию. Влияние направления ориентации макромолекул пленок ацетилцеллюлозы на скорость проникания растворителя было исследовано методом оптической границы [2]. Пленки в набухшем состоянии растягивали на 150%, высушивали, затем подвергали испытапию. В направлении, перпендикулярном ориентации, скорость диффузии значительно выше, чем в направлении ориентации. Отношение скоростей увеличивается с возрастанием степени ориентации. Для дихлорметана при 20 °С отношение коэффициентов диффузии в этих двух направлениях составляло 500. Наблюдаемый эффект объясняется тем, что колебания сегментов макромолекул в направлении, нормальном их преимущественной ориентации, имеют большую свободу и амплитуду, чем по оси ориентации. С увеличением степени набухания скорость диффузии в обоих направлениях возрастает. При набухании полимера может происходить дезориентация образца в результате вращательного движения макромолекул и их эластической деформации (скручивания), приводящих к уменьшению размеров образца в направлении ориентации и увеличению — в перпендикулярном направлении. [c.69]

Брандт [181 доказал справедливость подобной трактовки явления. Наряду с исследованием газопроницаемости высокоориентированных пленок, он оценивал изменение кристалличности, плотности полимера, относительного количества пустот и молекулярной ориентации. Последние две величины определяли рентгенографически при малых углах рассеяния. Результаты показали, что изменению проницаемости при ориентации полимера соответствует изменение относительного количества пустот. Так, например, растяжение на 170% образцов аморфного поливинилбутираля не вызывает заметного изменения коэффициентов проницаемости, диффузии и сорбции, количество пустот при этом не меняется. Холодная вытяжка полиэтилена на 297% приводит к уменьшению пустот в образце и значительному снижению коэффициентов Р, D и S. Наоборот, при ориентации найлона-66 возрастает количество пустот и увеличиваются эти коэффициенты. При этом эффект разрыхления структуры перекрывает противоположно действующий эффект увеличения кристалличности. Ориентация полипропилена на 500% не изменяет значительно коэффициентов сорбции и проницаемости хотя наблюдается разрыхление структуры, уменьшение кристалличности и снижение скорости диффузии. Изменение энергии активации диффузионного процесса в результате ориентации находится в пределах 14,7— 23,5 кДж/моль. [c.70]

Кроме того, было исследовано. влияние на проницаемость и скорость диффузии давления жидкой среды в деформированных полимерных образцах. Характер влияния этих факторов в закри-тической области деформации сравнивали с закономерностями, наблюдаемыми в докритической области. При этом исходили из предположения, что если с увеличением давления жидкой среды возрастает скорость ее проникания через образец полимера, то механизм проницаемости обусловлен не только активированной диффузией, а в основном фазовым потоком жидкости по субмикро-и микродефектам структуры полимера. [c.95]

ОТ температуры для эластомеров показана в табл. 6.5. Установлено, что проницаемость полимера при деформировании меняется при всестороннем сжатии — уменьшается, при растяжении — увеличивается, что можно объяснить изменением свободного объема в структуре полимера. Коэффипиент диффузии при всестороннем сжатии D м /с для РЖ в резинах составляет [80] 3,8 и 1,6 — для резин на основе СКН-40 соответственно при р = О и р = 70 МПа 3j3 и 1,5 — для резин на основе СКМС-10 при тех же р. В полимерах и пластмассах на диффузионные характеристики влияет образование трещин при растяжении. При напряжении ст<(0,35.... ..0,4)<Тт заметных изменений D нет, а начиная с а > (0,4... 0,5) процесс переноса среды в материалах резко ускоряется. [c.209]

Коррозионные процессы, развивающиеся под полимерными покрытиями, по своей природе являются электрохимическими их скорость определяется скоростью протекания электрохимических реакций на защищаемом металле, которая в свою очередь зависит от ионной проницаемости, диффузии воды и кислорода, набухаемости, сопротивления пленок и т. д. Скорость проникновения веществ через пленки определяется качеством пленки, ее структурой, наличйем в полимере функциональных групп, ионообменными свойствами, способностью к электроосмосу, избирательной проводимостью ионов и т. п. [c.109]

Изучение встречной газожидкостной проницаемости полимерных пленок впервые получило детальное развитие в работах Ма-нина, Ковалкина, Лебедева. Этот процесс непосредственно связан с явлениями, происходящими при контакте жидкости с полимерными материалами. При этом наблюдаются как поверхностное взаимодействие полимера с жидкостью, так и диффузия жидкости [c.45]

Неравномерность процесса набухания и изменения поверхности, возникновение разнородных внутренних напряжений в материале могут привести к образованию значительного числа микротрещин и внутренних микродефектов. Возникающие местные напряжения иногда оказываются достаточными для разрыва связей С - С. Наличие микротрещин и микродефектов также можег частично изменить характер диффузионного процесса. Наряду с активированной возникает фазовая диффузия, приводящая к значительному увеличению проницаемости полимерного образца. Возникновение микродефектов в результате неравномерного набухания полимера является дополнительной причиной ускоренного разрушения няфуженных образцов в контакте с жидкой средой. [c.103]

O MO (от греч. osmos — толчок, давление), диффузия в-ва (обычно растворителя) через полупроницаемую мембрану, разделяющую р-р и чистый растворитель (или два р-ра разной концентрации). Перенос молекул растворителя обусловлен осмотическим давлением. Выравнивание концентраций р-ра по обе стороны мембраны, пропускающей малые молекулы растворителя, но не пропускающей более крупные молекулы растворённого в-ва, возможно лишь при односторонней диффузии растворителя. Поэтому О. всегда идёт от чистого растворителя к раствору (или от разбавл. р-ра к концентрированному). Если мембрана проницаема не только для растворителя, но и для нек-рых растворённых в-в, может происходить диффузия последних в р-р (на этом основана, напр., очистка полимеров от низкомол. примесей). [c.503]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...