химический каталог




Проницаемость полимерных материалов

Автор С.А.Рейтлингер

овии, что перемешивание в газовой фазе достаточно для поддержания равновесия над поверхностью пленки4. Весьма малые растворимости (менее 0,2 вес. %) инертных газов в полимерах при комнатных температурах свидетельствуют о том, что сорбированный газ мало влияет на свойства полимера и что каждая молекула газа диффундирует независимо с небольшим числом столкновений газ — газ внутри диффузионной среды.

При достаточно малых концентрациях сорбированного вещества и при отсутствии взаимодействия между компонентами скорость переноса каждого i-того компонента в многокомпонентной системе связана с перепадом парциального давления (Ap)i в мембране толщиной / согласно выражению

h= { 1 (ЮЛ)

где Pi — коэффициент проницаемости полимера для t-того компонента.

Скорости переноса двух или более компонентов смеси через полимерную пленку могут существенно различаться, и пленка может быть мало проницаемой для одного и более проницаема для другого компонента смеси5. Этот эффект используется для промышленного разделения смесей газов, паров и жидкостей полимерными пленками 6~26.

В первом приближении фактор разделения F для двух компонентов i и / в стационарных условиях переноса можно определить из соотношения

h Pi (М/

""-77-Р1ШГ <Ш)

Для бинарной смеси при условии, что (Ap)i — (Ap)j фактор разделения равен отношению коэффициентов проницаемости полимерной пленки

^/-77 <10-3>

Если коэффициент газопроницаемости для низкомолекулярных веществ, не взаимодействующих с полимером, выразить как произведение коэффициентов диффузии D и растворимости о, то фактор разделения, согласно уравнению (10.3), можно записать

Diai

Для полимеров, в которых растворимость газов приблизительно одинакова, фактор разделения газов определяется отношением коэффициентов диффузии

Рц~-щ (Ю.5)

При близком значении коэффициентов диффузии фактор разделения определяется коэффициентами растворимости

Рц^~ (Ю.6)

Для смесей жидкостей, подчиняющихся закону Рауля, парциальное давление i-того компонента равно

Pi = XiP\

где xt — мольная, доля i-тогб компонента в смеси; р\ — давление пара чистого i-того компонента при той же температуре.

Если давление пара по другую сторону мембраны равно нулю, то фактор разделения определяется как5

p,P°,xt Pjv)x,

Обычно факторы разделения смеси газов используются для характеристики мембран при стационарном состоянии потока газов.

Факторы разделения, полученные для нестационарного потока, могут достигать весьма высоких значений26,27, однако разделение смесей при нестационарном режиме переноса нельзя использовать при решении большинства практических задач.

Перенос и растворение газа или жидкости в твердом теле зависят от многих факторов. Физико-химические свойства компонентов и условия опыта (температура, давление, концентрация) определяют равновесную концентрацию «дырок», распределение их размеров и высоту потенциальных барьеров между равновесными состояниями. Легкость образования дырок, необходимых для диффузионного переноса, зависит от относительной подвижности диффундирующих молекул и сегментов полимерной цепи, так как скорость переноса определяется изменениями в размерах, форме, концентрации и взаимодействии компонентов.

Поскольку при диффузии и растворении происходит перегруппировка молекул, то поведение системы тесно связано с реологическими и механическими свойствами твердого тела. В большинстве случаев релаксационные процессы могут влиять на скорость приближения к равновесной конформаций, а следовательно, на растворение и диффузию.

Простая теория, предложенная для объяснения влияния этих факторов, выражает коэффициенты диффузии и растворения и, следовательно, коэффициент проницаемости через произведение трех множителей28. Первый множитель Т определяется природой твердого вещества, второй G — природой диффундирующего вещества и третий и — специфическим взаимодействием между твердым телом и диффундирующим веществом. Таким образом, коэффициент проницаемости Р равен:

^полимер г^газ kHik

t (Ю.8)

полимер iuгаз kn ik полимер 4^газ еНie

Следовательно, фактор разделения для полимерной пленки можно записать, согласно уравнению (10.3), как отношение коэффициентов ироницаемостей:

(10.9)

Специфические взаимодействия для инертных газов малы, следовательно значение Я близко к единице, поэтому для данного полимера фактор разделения равен

(10.10)

Значения G для ряда газов вычислены на основании экспериментальных данных и приведены в работе28. Предсказанные по этому методу значения факторов разделения F для полимеров не всегда надежны и могут отличаться в 1,5—2,0 раза от полученных экспериментально.

Селективность газопроницаемости зависит от многих факторов, влияющих на перенос низкомолекулярных веществ в полимерах. Селективность газопроницаемости возрастает с уменьшением значений проницаемости29. При этом селективность проницаемости у жестких полимеров, например у полиамида, выше, чем у эластичного полимера —полиэтилена 30.

Природа полимера оказывает существенное влияние на селе

страница 79
< 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
программа обучения эксель
круглые журнальные столы
кастрюли fissler
учеба маникюра и педикюра

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
(09.12.2016)