химический каталог




СТУДНИ

Автор Химическая энциклопедия г.р. Н.С.Зефиров

СТУДНИ, системы полимераствор-ритель, характеризующиеся большими обратимыми деформациями при практически полном отсутствии вязкого течения. Для этих систем иногда применяют термин "гели", который в коллоидной химии обозначает скоагулированные золи. И хотя исторически термин "гель" впервые появился при исследовании именно полимерной системы (водного раствора желатина), после размежевания коллоидной химии и химии полимеров в последней чаще используют термин "студни".

СТУДНИ отличаются от вязкотекучих растворов полимеров такой же концентрации структурными особенностями, которые и приводят к тому, что вместо течения развиваются обратимые деформации. Эти особенности структуры разнообразны, что позволяет провести классификацию СТУДНИ по отдельным типам.

К СТУДНИ первого типа относят набухшие в растворителях сетчатые полимеры, например полистирол с поперечными диви-нилбензольными "мостиками". Их обратимая деформация обусловлена энтропийным эффектом распрямления и восстановления свернутой конформации участков макромоле-кулярных цепей, находящихся между химический узлами сшивки. Поскольку энергия химической связи очень велика, такие СТУДНИ обратимо деформируются в широком интервале температур от точки кристаллизации растворителя до начала термодинамически распада растворителя или полимера при высоких температурах.

Разновидностью СТУДНИ первого типа являются системы, в которых устойчивые контакты между макромолекулами обеспечиваются локальной кристаллизацией группы цепей. Отрезки макромолекул между кристаллич. "узлами" способны к таким же конформационные превращениям под действием внешний механические нагрузок, как и химически сшитые полимеры, но верх. предел области обратимой деформации ограничивается температурой плавления кристаллич. узлов. Выше этой температуры СТУДНИ превращаются в обычный раствор полимера. Примером СТУДНИ этого типа могут служить растворы поливинилхлорида с невысокой степенью кристалличности, обусловленной низкой синдиотакислотичностью макромолекул (см. Стереорегулярные полимеры). Локальная кристаллизация в этом случае ответственна за обратимую деформацию высокопластифицир. изделий из поливинилхлорида. Аналогичные СТУДНИ часто образуются из растворов сополимеров, у которых в результате неоднородного распределения сомономеров в цепи возникает возможность

локальной кристаллизации последовательности одинаковых мономеров. Локальная кристаллизация наблюдается и для полимеров, образующихся при частичных полимеранало-гичных превращениях, например при неполном омылении производных целлюлозы.

Студнеобразное состояние систем полимераствор-ритель, сходное с описанным выше, возникает и в случае взаимодействие с растворителем полимеров, имеющих сверхвысокую мол. массу. Св-ва сетки межмол. "зацеплений" (переплетений) цепей аналогичны свойствам сеток с химический или кристаллизац. узлами. Даже при продолжительном механические воздействии в такой системе развиваются большие, практически полностью обратимые деформации, хотя такое студнеобразное состояние неустойчиво из-за постепенной перестройки межмол. контактов (зацеплений). Эти системы занимают промежуточные положение между СТУДНИ и упруговязкими растворами полимеров.

Все СТУДНИ первого типа можно условно рассматривать как однофазные системы, даже в случае локальных кристаллизац. узлов, количество которых очень мало по сравнению со всей массой полимера.

СТУДНИ второго типа отличаются от СТУДНИ первого типа отчетливо выраженным двухфазным состоянием. Они возникают в результате распада однофазных растворов полимеров на две фазы, первая из которых, содержащая большое количество полимера, образует преимущественно непрерывный каркас, а вторая фаза с очень низкой концентрацией полимера включена в этот каркас в виде дисперсии. Мех. свойства этой системы определяются каркасной полимерной фазой, которая во многие случаях приближается по свойствам к твердому телу и поэтому способна к частичному упругому изгибу. При этом общая относительно высокая деформация системы складывается из суммы малых деформаций отдельных элементов пространств. сетки, образующей эту структуру. Кроме того, вклад в обратимую деформацию вносит изменение формы и протяженности межфазной границы (межфазная энергия имеет небольшое, но все-таки конечное значение).

СТУДНИ второго типа часто образуются из растворов белковых веществ, при осаждении полимеров в ходе их переработки в изделия (например, в химический волокна, в частности при созревании вискозы), из водных растворов метил- и оксиэтилцеллюлозы. При этом фазовый распад связан с изменением активности растворителя вследствие введения "нерастворителя" или резкого изменения температуры.

Среди многообразных свойств СТУДНИ следует выделить явление синерезиса-отделение части жидкости при изменении термодинамическое параметров системы. В случае СТУДНИ первого типа, в которых набухание исходного химически сшитого полимера происходит до установления равновесия между свободный энергией смешения компонентов и возвратным действием растягивающей сетки, синерезис наблюдается только при последующей изменении температуры или состава растворителя. Он прекращается полностью после достижения нового равновесия. Для СТУДНИ, в которых узлы сетки образованы локальной кристаллизацией, могут наблюдаться процессы дополнительной кристаллизации, что приведет к новому частичному отделению синеретич. жидкости.

Для СТУДНИ второго типа характерна нестабильность, обусловленная термодинамическое неравновесностью системы. Это выражается прежде всего в синеретич. выделении фазы с низкой концентрацией полимера. Теоретически синерезис должен протекать до установления единой границы раздела между двумя фазами, но практически он замедляется во времени из-за сложности диффузионных процессов в ге-терог. системах. При переработке полимеров в промышленности остаточные количества растворителя отделяют испарением.

Из др. свойств СТУДНИ имеют значение их механические и оптический характеристики. Прочность СТУДНИ первого типа определяется в принципе прочностью исходного полимера и зависит от его доли в системе. Однако практически наиболее важный показатель-модуль упругости, который характеризует "податливость" системы при наложении внешний нагрузок, поскольку эти системы используют в условиях не полного разрушения, а до достижения определенной деформации

при заданном напряжении. Что касается СТУДНИ второго типа, то их прочностные свойства относительно низки. Это объясняется наличием протяженных дефектов (каналов, или "трещин") в массе СТУДНИ из-за действия больших внутр. напряжений, возникающих при фазовом распаде системы. Через эти каналы и происходит синеретич. отделение низкоконцентемпературир. (относительно полимера) фазы.

Оптич. свойства СТУДНИ первого типа мало отличаются от таковых для обычных растворов полимеров. Лишь при изменении параметров состояния набухшего СТУДНИ (например, температуры) может появиться дополнительной рассеяние света за счет микрокапель синеретической жидкости. В СТУДНИ с локальной кристаллизацией появление избыточной мутности (помимо той, которая обусловлена наличием небольшого количества кристаллизационных областей) может быть связано с продолжающейся кристаллизацией полимера. СТУДНИ второго типа характеризуются интенсивным светорассеянием из-за двухфаз-ности системы и наличия разрывов сплошности (трещин) в массе СТУДНИ

Практич. значение студнеобразного состояния очень велико. Кроме случая формования изделий из растворов полимеров образование СТУДНИ играет исключительно важную роль в процессах переработки пищевая продуктов, в частности для придания готовым продуктам конечной формы. В биологии студнеобразное состояние составляет основу процессов превращения веществ в организмах. Мн. составные части организмов находятся в состоянии подвижного равновесия с водной средой, и их поведение в значительной степени подчиняется закономерностям, типичным для СТУДНИ В частности, некоторые патологич. изменения живых организмов сопровождаются явлениями синерезиса.

В последнее время большое внимание уделяют студнеобразным полимерным водным системам (гидрогели), способным к интенсивному набуханию в десятки и сотни раз и коллапсу под действием электролитов, при изменении температуры и при наложении электрич. полей. Примером таких систем служат слабосшитые СТУДНИ, получаемые на основе сополимеров акриловой кислоты и акриламида. Они используются, в частности, для создания мембран с регулируемой проницаемостью, депо лек. веществ, в качестве сорбентов, а также как модели при анализе биологическое процессов.

Литература: Папков СТУДНИ П., Студнеобразное состояние полимеров, М., 1974^

СТУДНИ П. Папков.

Химическая энциклопедия. Том 4 >> К списку статей


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
http://taxiru.ru/faq/fonar-dlya-taxi/
регулятор вращения типа sre
http://www.argumet.ru/pojarnoe/shis.html
кровати 140*200 изголовье 100см

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
(21.09.2017)