химический каталог




Проницаемость полимерных материалов

Автор С.А.Рейтлингер

характеризующее стационарный процесс диффузии, устанавливает соотношение между потоком вещества и градиентом концентрации и служит для определения коэффициента диффузии

J = ~D^- (l.l)

дх

где / — поток вещества, диффундирующего в направлении х (количество вещества, прошедшего в единицу времени через единицу площади сечения, нормального к х). Знак минус в уравнении (1.1) показывает, что диффузия происходит ъ направлении убывания концентрации с. Размерность коэффициента диффузии (длина2 X X время-1) не зависит от способа выражения потока и концентрации.

Для стационарного потока через пластину решение уравнения Фика приводит к выражению

АР

Q = D — St (1.2)

X

где (!} — количество вещества, прошедшего через пластину толщиной х и площадью S за время / при градиенте концентрации Ас}х.

Если растворимость газа в полимере подчиняется закону Генри

с = ор (1.3)

(здесь р — давление газа, а — коэффициент растворимости), то, комбинируя (1.2) с (1.3), получаем

Q = DaA?-st (1.4)

Считая, что коэффициент диффузионной проницаемости Р равен

P = Da (1.5)

получаем

Из уравнения (1.5) следует, что коэффициент диффузионной проницаемости можно рассматривать как произведение коэффициента диффузии на коэффициент растворимости.

Для оценки значения коэффициента диффузионной проницаемости необходимо исследовать в отдельности значения коэффициентов диффузии и растворимости и их зависимости от температуры, структуры полимера и природы диффундирующего вещества.

Коэффициенты Я, D и а, характеризующие процесс переноса газов и паров через полимеры, выражаются в (при нормальных условиях) :

" см3 • см "I

L см2 • с • атм J

I см3 • атм J

В американской и английской литературе коэффициент проницаемости Я выражают в

см3 • мм см3 • см

или

см2 • с • см рт. ст. см2 • с • мм рт. ст.

Значения коэффициентов проницаемости в данных единицах могут $ыть пересчитаны в см • с • атм при помощи соотношений

см3 * см _ „ см3 • мм ' см3 • см

1 —5 — 7,0 —s ;—-——- = 7о0

см2 • с • ат ' см2 • с • см рт. ст. см2 • с • мм рт. ст.

В единицах международной системы СИ коэффициент ироницае*

м2 / и \-1 м4

мости Р выражается в или с ? и , коэффициент диффузии D — в м2/с, а коэффициент растворимости о — в м2/н. При переходе от одной системы единиц к другой следует иметь в виду,

что

{ м* _ 10а см3-см

с • н см2 • с • атм

1 — = Ю4 см2/с с

Штерн 107 предложил в качестве новой единицы измерения коэффициентов проницаемости 1 Баррер, названной так в честь крупнейшего английского исследователя диффузии в полимерах Р. М. Баррера. 1 Баррер равен 1 г • см/(с • см2 • бар). Для характеристики коэффициентов газопроницаемости рекомендуется пользоваться также йикро— 1 • 10~6, нано— 1 * 10~9 и пико — 1 -10~12 Баррера.

Согласно уравнению (1.1), коэффициент диффузии определяет плотность потока при заданном градиенте концентрации. Если концентрацию выразить в г/см3, координату х в см, поток в г/(см2-с), то, очевидно, О численно равен потоку при dc/dx = 1 г/см4. Поскольку поток вещества стремится устранить неравномерность в распределении вещества в системе, то D является мерой скорости, с которой система способна при заданных

условиях выравнивать разность концентраций. Эта скорость в свою очередь связана с микроскопическими параметрами системы, характеризующими тепловую подвижность макромолекул диффузионной среды и диффундирующих частиц.

Второе уравнение Фика, характеризующее нестационарный процесс диффузии, выражает изменение 'Концентрации вещества в различных точках пространства как функцию времени t

^^D^L (i7)

W и дх*

где D — коэффициент диффузии.

Это уравнение вытекает из уравнения (1.1) при его совмещении с уравнением непрерывности 1

дс 0J dt дх

Если диффузия протекает в трех направлениях изотропной среды, то уравнение (1.7) принимает вид

дс ^ (д2с , д2с , д2с ИТ

или

DVV (1.9)

дс dt

В случае анизотропной среды перенос вещества в нестационарном состоянии описывается уравнением

которое после замены переменных

Vdx \гщ уът

приводится к виду

дс / д2с dt ""{dt2

д2?_,&Л,Щ (П1)

dt2 ^ di\* + дР) к }

Уравнения (1.1) и (1.7) являются теоретической основой как для определения диффузионных параметров при физических измерениях, так и для анализа диффу* зионных явлений, имеющих место на практике при пе

реработке, эксплуатации и хранении полимерных материалов. Для расчета диффузии необходимо решить уравнения с определенными граничными и начальными условиями, которые в свою очередь задаются параметрами исследуемого процесса. Обсуждение математических методов решения уравнения (1.7) и его многочисленные решения для различных условий протекания диффузии рассмотрены в монографиях2-4. Примеры плодотворного использования решений этих уравнений для анализа процессов пленкообразования из растворов полимеров, набухания, определения защитных характеристик полимерных пленок можно найти в работах5-7.

В этом разделе приводятся лишь некоторые частные р

страница 4
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95

Скачать книгу "Проницаемость полимерных материалов" (1.79Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
Кликни, Выгодное предложение от KNS с промокодом "Галактика" - сколько стоит игровой ноутбук - 18 лет надежной работы!
кресло ch 540
костюмы флисовые в ярославле купить
гарантийный ремонт кондиционеров тошиба

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(17.01.2017)