30. Свойства растворов полимеров

Растворы полимеров представляют собой гомогенные термодинамически устойчивые системы. При образовании идеальных растворов изменения энтальпии, а также изменения объема не происходит ( ∆H = 0, ∆V = 0). Идеальные растворы образуются при смешении веществ, близких по своему химическому строению и размерам молекул.

Растворы высокомолекулярных соединений, в зависимости от химического строения молекул полимера и растворителя, могут быть, так же как и растворы низкомолекулярных веществ, разделены на классы, в которых ориентация молекул несущественна и в которых молекулярная ориентация играет важную роль. Очевидно, что более простые системы — это системы первого класса, из которых простейшей является атермическая система.

Кинетические свойства растворов полимеров

Кинетические свойства системы обусловлены подвижностью молекул или атомов. В растворах полимеров присутствуют большие макромолекулы, время релаксации которых очень велико. Поэтому все процессы в растворах полимеров происходят очень медленно, что делает их похожими на коллоидные системы. Но в отличие от коллоидных систем, малая скорость процессов, происходящих в истинных растворах полимеров, не связана с неравновесностью системы.

Механические свойства растворов полимеров

Механические свойства жидкости — это свойства проявляющиеся под действием внешнего механического поля и выражающиеся в течении. Основным законом течения жидкостей – з-н Ньютона; основной механической характеристикой жидкости — коэффициент вязкости . В широком интервале концентраций растворы полимеров проявляют свойства неньютоновских жидкостей, т. е. для них не выполняется формула, связывающая скорость сдвига с напряжением сдвига Р=

При смешении жидкостей или при растворении твердых тел в жидкости обычно образуются растворы, обладающие способностью к течению.

Простейшее предположение состоит в том, что коэффициент вязкости раствора аддитивно складывается из коэффициентов вязкости компонентов.

31. Коллоидные системы. Типы студней

Студнем называется лишенная текучести двухкомпонентная система, образующаяся при молекулярном диспергировании низко-молекулярной жидкости в полимере, между цепями которого имеются поперечное связи.

Природа поперечных связей между ММ может быть разной:

1) химические связи, образованные в результате реакции сшивания. Если таких поперечных связей немного, полимер способен набухать в соответствующей полярной жидкости, образуя студень;

2) межмолекулярные связи, если они настолько прочные, что энергия взаимодействия полимера с растворителем недостаточна, чтобы их разрушить;

3) связи между ионами, имеющимися в растворе, и полярными группами полимера;

4) связи между цепями полимера и частицами высокодисперсного активного наполнителя, введенного в раствор.

Независимо от природы образующихся поперечных связей, студень отличается от раствора отсутствием текучести, так как локальные связи между цепями или надмолекулярными структурами не позволяют им перемещаться относительно Друг друга. Поэтому студень занимает промежуточное положение между растворами и твердыми телами.

Аналогично твердым телам студень характеризуется так называемым пределом текучести. Предел текучести Рк — это то напряжение, при котором в системе начинается течение, т. е. происходит разрушение поперечных связей. Чем прочнее поперечные связи, тем выше предел текучести.

Студни с химическими связями между элементами структуры представляют собою однофазную термодинамически устойчивую систему, содержание низкомолекулярной жидкости в которой при данных температуре и давлении зависит от природы жидкости и полимера, а также от частоты его сетки. Они обладают высоким пределом текучести, соизмеримым с напряжением, при котором происходит разрушение химических связей.

Студень с прочными межмолекулярными связями между Элементами структуры является системой термодинамически неустойчивой, состоянию равновесия которой отвечает образование двух фаз. Такие студни образуются только потому, что энергия взаимодействия цепей полимера оказывается больше энергии взаимодействия цепей полимера с молекулами низкомолекулярной жидкости.