Диффузия низкомолекулярных веществ а полимерах

Исходными дифференциальными уравнениями для диффузии низкомолекулярных веществ в полимерах являются уравнения Фика [c.39]

Исходными дифференциальными уравнениями для диффузии низкомолекулярных веществ в полимерах, так же как и для других диффузионных процессов, являются общеизвестные уравнения Фи ка [c.11]

Это уравнение широко используется при описании диффузии низкомолекулярных веществ в полимерах [32, 41, 42]. [c.28]

Рассмотрение особенностей влияния внешних напряжений и деформаций полимерных образцов на кинетику процессов диффузии низкомолекулярных веществ невозможно без предварительной характеристики основных деформационных и релаксационных свойств полимеров. [c.61]

Объяснение наблюдаемых закономерностей изменения скорости диффузионных процессов при деформировании полимерных образцов с учетом влияния температурного фактора может быть осуществлено на основе представлений об изменении параметров свободного объема или термодинамических параметров, характеризующих энергетическое состояние системы. При этом основной задачей следует считать установление количественных зависимостей между параметрами процессов, оцененных независимо при исследовании деформации полимеров и диффузии низкомолекулярных веществ в полимерах. [c.88]

Диффузия низкомолекулярных веществ в полимерах [c.410]

Коэффициент диффузии низкомолекулярных веществ в полимерах может зависеть от концентрации диффундирующего вещества, пространственных координат, продолжительности диффузии. [c.412]

Диффузия низкомолекулярных веществ в полимеры рассматривается как движение вакансий, под которыми понимают перемещение структурных единиц, молекул и пачек под влиянием осмотического давления, капиллярного течения или за счет энергии сродства сорбата и сорбента [36, с. 229]. Поэтому перенос И4 [c.114]

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]

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]

Таким образом, говоря о процессах переноса низкомолекулярных веществ в полимерах, можно характеризовать их коэффициентами проницаемости полимера по газу (пару) диффузии газа (пара) в полимере сорбции газа (пара) полимером. [c.11]

Исследование диффузионных процессов переноса низкомолекулярных веществ в полимерных материалах особенно интенсивно стало развиваться в последние два десятилетия (см., например, [2—5]). Наибольшее число работ посвящено исследованию газопроницаемости полимерных пленок, меньшее —диффузии и переносу жидкостей в полимерах. [c.11]

Уравнения Фика, лежащие в основе феноменологического рассмотрения диффузионных процессов, в полной мере справедливы при независимости D от концентрации и направления потока диффундирующего в теле вещества, а также при отсутствии химических реакций между веществом и телом. Постоянство D наблюдается при диффузии химически нейтральных низкомолекулярных веществ в недеформированных аморфных полимерах в области достаточно малых с. Однако при диффузии ряда органических растворителей в полимерных материалах коэс ициент диффузии не остается постоянным и экспериментально наблюдается зависимость D = / (с), особенно для полимеров в стеклообразном состоянии. [c.12]

Роджерс [4] считает, что в зависимости от природы и сил взаимодействия между соседними частицами некоторые молекулы низкомолекулярного вещества могут быть локализованы внутри элементарного объема в течение времени, значительно превышающего время, необходимое для осуществления элементарного акта диффузии. Такие молекулы по существу не влияют на общий перенос вещества через среду. Исходя из этого, формально концентрацию сорбированного вещества в полимере с представляют как сумму концентраций прочно связанного с полимером вещества [c.20]

Специфическая активированная диффузия, как правило, является преобладающей при переносе низкомолекулярных веществ в полимерах. Процесс активированной диффузии обусловлен тепловым движением молекул и связан с наличием свободного объема диффузионной системы. Под свободным объемом понимают совокупность межмолекулярных промежутков различного размера и формы. [c.27]

Согласно [55] молярная подвижность низкомолекулярного вещества в полимере связана с термодинамическим коэффициентом диффузии Dt выражением [c.34]

В случае незначительной зависимости D от концентрации при диффузии большого количества низкомолекулярного вещества в полимер можно принять [c.34]

Перенос низкомолекулярных веществ в области стеклования рассмотрел Фриш [80], который сопоставил размеры диффундирующих молекул и распределение локального объема полимеров. На основании этого автор выделяет два случая диффузии для очень малых молекул типа и для больших молекул. По его мнению, скорость переноса изменяется, когда средний объем диффундирующих молекул становится много больше среднего свободного объема в полимере. [c.36]

По существующим физическим представлениям процессы переноса низкомолекулярных веществ в полимерах, обусловленные активированной диффузией, в значительной мере определяются молекулярной подвижностью структурных кинетических элементов (полимерных сегментов), их энергетической напряженностью. [c.61]

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]

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]

При стационарной диффузии градиент концентрации низкомолекулярного вещества в любой точке полимерного материала остается неизменным, при нестационарной-возрастает со временем. Неустановившаяся диффузия, характеризующаяся нарастанием концентрации низкомолекулярного вещества в полимере д, имеет место вплоть до достижения материалом равновесной сорбции (рис. 2.6). Скорость проникновения диффузионного потока вещества I через элемент поверхности, расположенной перпендикулярно к потоку, определяется из соотношения [c.42]

Реакционную способность термопластов можно использовать для создания высокопрочного соединения. Этот метод особенно целесообразен в тех случаях, когда обычный метод сварки, основанный на диффузии макромолекул полимера в контактируемых поверхностях, сопровождается плавлением кристаллов или дезориентацией структуры. Условия химического взаимодействия подбирают так, чтобы скорость процесса была достаточно высокой при температуре ниже температуры плавления кристаллов или температуры дезориентации полимера. Давлением обеспечивают контакт нагретых соединяемых поверхностей, достаточный для того, чтобы вовлечь в реакцию с низкомолекулярным веществом, распределенным на поверхности соединения, макромолекулы, находящиеся на внешнем слое соединяемых поверхностей. [c.21]

Полистирол и полиметилметакрилат (органическое стекло) относятся к кислородо- и термоустойчивым аморфным полимерам. Диффузия молекул в них с заметной скоростью происходит уже при температуре 140—150° С. С повышением температуры интенсивнее перемещаются молекулы в полимере и увеличивается скорость сварки. Однако нагревать полистирол и полиметилметакрилат выше 200° С во время сварки не рекомендуется при более высокой температуре в этих материалах начинается термическая деструкция, т. е. разрушение материала до низкомолекулярных газообразных веществ. Несмотря на то что полистирол и полиметилметакрилат — аморфные полимеры, не следует применять интенсивное охлаждение сварного шва. Оба полимера имеют высокий коэффициент объемного термического расширения и низкий модуль упругости. Концентрация тепла в узкой зоне изделия и затем резкое охлаждение приводит к накапливанию внутренних напряжений в близлежащих слоях, что может проявиться в виде сетки мелких трещин вдоль сварного шва. [c.36]

Очевидно, что при диффузии низкомолекулярного вещества с большим сродством к полимеру и пластифирующим действием область Б сдвигается в сторону более низких температур. [c.83]

Перенос низкомолекулярного вещества в полимерном материале может осуществляться по механизму активированной диффузии или в виде субмикрокапиллярного потока через микро-поры, трещины и другие полости в полимере. Гидродинамика потока низкомолекулярных веществ в пористых твердых телах достаточно изучена и освещена в литературе [34, 35]. Что же касается особенностей процессов неспецифической фазовой диффузии в микропористых полимерах, то они исследованы очень мало. Трудности заключаются в большой лабильности макромоле-кулярных структур в полимерах и возможности наложения процессов активированной диффузии [36—39 ] даже при значительной пористости полимера. [c.27]

Одной из основных проблем переноса низкомолекулярных веществ в полимерах является влияние на процессы диффузии и сорбции структуры и физико-химических свойств полимерного материала, им вопросам посвящено большое число работ, в значительной степени обобщенных Петерлином [58, 59, Станнетом [60], Рейтлингером [5]. [c.35]

Влияние физического состояния полимера на процессы переноса низкомолекулярных веществ исследовали, в основном, изучая температурные зависимости параметров переноса. Впервые зависимость влияния температуры на диффузию низкомолекулярных сред в полимерах в экспоненциальном виде была представлена Баррером [6, с. 446]. [c.36]

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]

Перенос низкомолекулярного вещества в полимерном материале может осуществляться по механизму активированной диффузии или в виде субмикро-капиллярного потока через микропоры, трещины и друг ие полости в полимере. Можно выделить две большие группы теорий диффузии, различающиеся исходными предпосылками активационные и безактивационные. [c.100]

Низкомолекулярное вещество первично накапливается в поверхностном слое и открытых капиллярах, а затем диффундирует в глубину как с поверхности, так и через стенки заполненных дефектов структуры. Диффузионный перенос может идти не только по границам надмолекулярных образований, но и осуществляться внутриструктурно. Диффузия в объеме полимера сопровождается изменениями микроструктуры полимерной матрицы, вызываемыми набуханием. [c.110]

Успех такого способа сварки материалов, основанный не столько на диффузии макромолекул, сколько на химической реакции в пограничных слоях, зависит от многих факторов. Свариваемый полимер должен содержать высокоактивные функциональные группы в достаточной концентрации, чтобы совокупность химических связей, возникших в месте соединения, обеспечила необходимую механическую прочность. Низкомолекулярное вещество, выступающее в роли мостикообразующего, не должно сублимировать или испаряться при температуре сварки. Скорость реакции при температуре ниже температуры плавления или дезориентации полимера должна быть достаточно высокой, чтобы обеспечить экономическую целесообразность такого способа соединения. Реакция не должна сопровождаться выделением большого количества легко испаряющегося побочного продукта. Побочный продукт не должен разрушать полимер или, адсорбируясь в нем, изменять его качество и не должен вызывать коррозию металлической аппаратуры. [c.21]

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...