Диффузия органических растворителей в полимеры | Статья в журнале «Молодой ученый»

Автор:

Рубрика: Химия

Опубликовано в Молодой учёный №5 (109) март-1 2016 г.

Дата публикации: 03.03.2016

Статья просмотрена: 74 раза

Библиографическое описание:

Бердиева З. М. Диффузия органических растворителей в полимеры // Молодой ученый. — 2016. — №5. — С. 160-161. — URL https://moluch.ru/archive/109/26527/ (дата обращения: 19.08.2018).

 

Большое внимание исследователей в последнее время привлекают полимерные смеси, поскольку смешение полимеров является эффективным методом направленного регулирования транспортных свойств полимерных материалов.

Кроме важного практического применения смесей полимеров для изготовления полупроводниковых перегородок и селективных мембран, изучение диффузии смесей является мощным методом дополнительного исследования структуры смесей полимеров. Эксперименты по диффузии позволяют получить термодинамическую и кинетическую информацию. Использование проникающих веществ в качестве проб, позволяющих выяснить тонкие детали структуры полимеров, способствовало применению этого подхода на практике. Таким образом, продолжение исследований процессов диффузии в смесях полимеров диктуется не только требованиями создания и улучшения свойств материалов, но и все возрастающим интересом к природе твердого состояния полимеров и его описанию.

Целью данной изучению явились изучение диффузионных процессов в смесях диацетата целлюлозы и поли-2-метил-5-винилпиридина в зависимости от концентрации, состава и температуры, а также оценка свободного объема системы по данным кинетики сорбции.

В зависимости от условий протекания процесса диффузии можно различат: взаимодиффузию или просто диффузию, наблюдаемую при наличии градиента концентрации или, в общем случае, градиента химического потенциала, и самодиффузию — при его отсутствии. При самодиффузии поток вещества направлен в сторону убывания концентрации, вследствие чего происходит перемещение частиц компонентов в пространстве. При самодиффузии перемещение перемещение вещества в пространстве имеет хаотический характер, суммарный поток компонентов равен нулю. Практически все случаи переработки и эксплуатации полимерных материалов протекают при наличии градиента химических потенциалов.

Соотношение между потоком диффундирующего вещества J и градиентом концентрации в изотропной среде описывается дифференциальным уравнением Фика:

(1)

Согласно этому соотношению D определяется плотностью потока относительно некоторого сечения при заданном градиенте концентрации. Поскольку диффузионный поток стремиться устранить неравномерность распределения вещества, является мерой скорости, с которой система способна выравнивать разность концентраций. Эта скорость, в свою очередь, связана с микроскопическими параметрами системы, характеризующими тепловую подвижность как диффундирующих частиц, так и макромолекул и их фрагментов (сегментов, звеньев, боковых и концевых групп).

Уравнение Фика описывает стационарный процесс диффузии. В случае же нестационарного процесса диффузии работает второе уравнение Фика, выражающее изменение концентрации вещества в различных точках пространства изотропной среды как функцию времени:

(2)

Это уравнения является теоретической основой для диффузионных параметров при физических измерениях и анализе диффузионных явлений, так и для классификации разработанных экспериментальных методов определения коэффициента диффузии. Все методы изучения диффузии в полимерных системах с точки зрения характера получаемых в экспериментах результатов, можно разбить на 5 групп.

Первая группа объединяет методы, основанные на измерении распределения концентрации по расстоянию.

Вторая группа — методы, связанные с определением концентрации диффузанта в поверхностном слое полимерной матрицы.

Третья группа — методы, регистрирующие количество вещества, поглощенного образцом в процессе диффузии.

Четвертая группа — методы, связанные с определением потока диффундирующего вещества.

Пятая группа — методы измерения коэффициентов самодиффузии.

Процесс взаимной диффузии изучали с помощью ряда экспериментальных методов, которые можно разделить на структурно-морфологические, химические, радиометрические и физические.

Структурно-морфологические методы основаны на изучении фазовой и надмолекулярной организации различных участков зоны смешения. Химические методы, в частности и радиометрические, основаны на анализе состава отдельных слоев диффузионной зоны образца.

Из физических методов чаще всего и наиболее успешно применяют оптический метод исследования, в частности метод оптической интерферометрии, а также метод сканирующей ИК-спектроскопии.

Достоинствами методов этой группы является: простота аппаратурного оформления, наглядность получаемой информации, достаточно высокая чувствительность и экспрессивность, широкий интервал измерения коэффициентов диффузии (от 10–6 до 10–12 см2/с) и возможность оценки термодинамических характеристик системы.

Полученные результаты показывают правомерность диффузионного подхода к определению термодинамических параметров смешения компонентов в полимерных системах. С большой уверенности можно считать, что выбранная нами методика наиболее эффективна в бинарных системах, компоненты которых имеют достаточно большую молекулярную массу: полимер — олигомер, полимер — полимер.

И наконец, диффузионный метод позволяет составить представление о всех основных структурных элементах полимеров и проследить по их изменениям в самых различных процессах.

 

Литература:

 

  1.                С. Герцрикен, И. Дехтяр. Диффузия в металлах и сплавах в твердой фазе.
  2.                Н. Бромберг. Журнал коллоидной химии.
  3.                А. Е. Чалых. Физико-химические методы исследования полимеров.
Основные термины (генерируются автоматически): группа, диффундирующее вещество, изотропная среда, процесс диффузии, смесь полимеров.


Похожие статьи

Изучение диффузии ацетона в смесях органических соединений

Диффузия ацетона в смеси ДАЦ (диацетата целлюлозы) с ПВП поливинилпиридин), а также в исходные гомополимеры изучали

2010 г. Логинова К. В. Исследование процессов диффузии в неоднородных средах.

Диффузия органических растворителей в полимеры.

Численное моделирование диффузии взаимодействующих ионов...

Изучение диффузии примесей в структуре SiC/Si вызывает особый интерес, так как

Исследование диффузии позволяет выявить закономерности физических процессов, а также

где — концентрация бора, диффундирующего из подложки, — концентрация бора...

Диффузия азота в нержавеющей стали | Статья в сборнике...

В случае, когда концентрация диффундирующего элемента не зависит от времени процесс диффузии описывается наосновании первого закона Фика: (1). где J- поток диффундирующего элемента в направлении x

Структурная макронеоднородность и поглощение жидких сред...

Установлено, что длительная эксплуатация полимеров под воздействием механических напряжений и агрессивных сред (по

Манин В. Н. / О механизме активированной диффузии низкомолекулярных веществ в

Основные уравнения процесса перегонки жидких смесей.

Учебное моделирование явлений самодиффузии и диффузии...

Симулятор позволяет промоделировать и явление диффузии.

Результат такого процесса спустя некоторое время представлен на рис. 8. В случае многоатомных газов их молекулы уже нельзя будет считать материальными

Рис. 8. Смесь одноатомного и двухатомного газов.

Исследование термодиффузионного разделения...

Данные среды зачастую являются многокомпонентными.

Для описания и предсказания термодиффузионных процессов необходимо знать коэффициенты переноса (в том числе диффузии и

Рассмотрим процесс разделения смеси из компонентов в цилиндрической...

Золь-гель технология силикатных и гибридных пленок...

При этом в обрамлении молекулы находится примерно 64 OH-группы.

27. Смирнова И. В., Шилова О. А., Жабрев В. А., Бубнов Ю. З. Совершенствование процесса диффузии бора и гадолиния в кремний из

Изучение диффузии ацетона в смесях органических соединений.

Ионогенные полимеры, полученные на основе эпихлоргидрина...

Это объясняется, по-видимому, тем что диссоциация сильно полярных групп ЭХГ и растущей цепи в полярных средах способствует ускорению процесса самопроизвольной полимеризации.

Диффузия органических растворителей в полимеры.

Сенсорные свойства и диффузия газов в пористых...

В последнее время объектом изучения все чаще становится макро-, мезо- и микропористость наноматериалов [1–5], оказывающая существенное влияние на процесс взаимодействия газов с чувствительными элементами сенсоров на основе полупроводниковых оксидов металлов...

Изучение диффузии ацетона в смесях органических соединений

Диффузия ацетона в смеси ДАЦ (диацетата целлюлозы) с ПВП поливинилпиридин), а также в исходные гомополимеры изучали

2010 г. Логинова К. В. Исследование процессов диффузии в неоднородных средах.

Диффузия органических растворителей в полимеры.

Численное моделирование диффузии взаимодействующих ионов...

Изучение диффузии примесей в структуре SiC/Si вызывает особый интерес, так как

Исследование диффузии позволяет выявить закономерности физических процессов, а также

где — концентрация бора, диффундирующего из подложки, — концентрация бора...

Диффузия азота в нержавеющей стали | Статья в сборнике...

В случае, когда концентрация диффундирующего элемента не зависит от времени процесс диффузии описывается наосновании первого закона Фика: (1). где J- поток диффундирующего элемента в направлении x

Структурная макронеоднородность и поглощение жидких сред...

Установлено, что длительная эксплуатация полимеров под воздействием механических напряжений и агрессивных сред (по

Манин В. Н. / О механизме активированной диффузии низкомолекулярных веществ в

Основные уравнения процесса перегонки жидких смесей.

Учебное моделирование явлений самодиффузии и диффузии...

Симулятор позволяет промоделировать и явление диффузии.

Результат такого процесса спустя некоторое время представлен на рис. 8. В случае многоатомных газов их молекулы уже нельзя будет считать материальными

Рис. 8. Смесь одноатомного и двухатомного газов.

Исследование термодиффузионного разделения...

Данные среды зачастую являются многокомпонентными.

Для описания и предсказания термодиффузионных процессов необходимо знать коэффициенты переноса (в том числе диффузии и

Рассмотрим процесс разделения смеси из компонентов в цилиндрической...

Золь-гель технология силикатных и гибридных пленок...

При этом в обрамлении молекулы находится примерно 64 OH-группы.

27. Смирнова И. В., Шилова О. А., Жабрев В. А., Бубнов Ю. З. Совершенствование процесса диффузии бора и гадолиния в кремний из

Изучение диффузии ацетона в смесях органических соединений.

Ионогенные полимеры, полученные на основе эпихлоргидрина...

Это объясняется, по-видимому, тем что диссоциация сильно полярных групп ЭХГ и растущей цепи в полярных средах способствует ускорению процесса самопроизвольной полимеризации.

Диффузия органических растворителей в полимеры.

Сенсорные свойства и диффузия газов в пористых...

В последнее время объектом изучения все чаще становится макро-, мезо- и микропористость наноматериалов [1–5], оказывающая существенное влияние на процесс взаимодействия газов с чувствительными элементами сенсоров на основе полупроводниковых оксидов металлов...

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Изучение диффузии ацетона в смесях органических соединений

Диффузия ацетона в смеси ДАЦ (диацетата целлюлозы) с ПВП поливинилпиридин), а также в исходные гомополимеры изучали

2010 г. Логинова К. В. Исследование процессов диффузии в неоднородных средах.

Диффузия органических растворителей в полимеры.

Численное моделирование диффузии взаимодействующих ионов...

Изучение диффузии примесей в структуре SiC/Si вызывает особый интерес, так как

Исследование диффузии позволяет выявить закономерности физических процессов, а также

где — концентрация бора, диффундирующего из подложки, — концентрация бора...

Диффузия азота в нержавеющей стали | Статья в сборнике...

В случае, когда концентрация диффундирующего элемента не зависит от времени процесс диффузии описывается наосновании первого закона Фика: (1). где J- поток диффундирующего элемента в направлении x

Структурная макронеоднородность и поглощение жидких сред...

Установлено, что длительная эксплуатация полимеров под воздействием механических напряжений и агрессивных сред (по

Манин В. Н. / О механизме активированной диффузии низкомолекулярных веществ в

Основные уравнения процесса перегонки жидких смесей.

Учебное моделирование явлений самодиффузии и диффузии...

Симулятор позволяет промоделировать и явление диффузии.

Результат такого процесса спустя некоторое время представлен на рис. 8. В случае многоатомных газов их молекулы уже нельзя будет считать материальными

Рис. 8. Смесь одноатомного и двухатомного газов.

Исследование термодиффузионного разделения...

Данные среды зачастую являются многокомпонентными.

Для описания и предсказания термодиффузионных процессов необходимо знать коэффициенты переноса (в том числе диффузии и

Рассмотрим процесс разделения смеси из компонентов в цилиндрической...

Золь-гель технология силикатных и гибридных пленок...

При этом в обрамлении молекулы находится примерно 64 OH-группы.

27. Смирнова И. В., Шилова О. А., Жабрев В. А., Бубнов Ю. З. Совершенствование процесса диффузии бора и гадолиния в кремний из

Изучение диффузии ацетона в смесях органических соединений.

Ионогенные полимеры, полученные на основе эпихлоргидрина...

Это объясняется, по-видимому, тем что диссоциация сильно полярных групп ЭХГ и растущей цепи в полярных средах способствует ускорению процесса самопроизвольной полимеризации.

Диффузия органических растворителей в полимеры.

Сенсорные свойства и диффузия газов в пористых...

В последнее время объектом изучения все чаще становится макро-, мезо- и микропористость наноматериалов [1–5], оказывающая существенное влияние на процесс взаимодействия газов с чувствительными элементами сенсоров на основе полупроводниковых оксидов металлов...

Изучение диффузии ацетона в смесях органических соединений

Диффузия ацетона в смеси ДАЦ (диацетата целлюлозы) с ПВП поливинилпиридин), а также в исходные гомополимеры изучали

2010 г. Логинова К. В. Исследование процессов диффузии в неоднородных средах.

Диффузия органических растворителей в полимеры.

Численное моделирование диффузии взаимодействующих ионов...

Изучение диффузии примесей в структуре SiC/Si вызывает особый интерес, так как

Исследование диффузии позволяет выявить закономерности физических процессов, а также

где — концентрация бора, диффундирующего из подложки, — концентрация бора...

Диффузия азота в нержавеющей стали | Статья в сборнике...

В случае, когда концентрация диффундирующего элемента не зависит от времени процесс диффузии описывается наосновании первого закона Фика: (1). где J- поток диффундирующего элемента в направлении x

Структурная макронеоднородность и поглощение жидких сред...

Установлено, что длительная эксплуатация полимеров под воздействием механических напряжений и агрессивных сред (по

Манин В. Н. / О механизме активированной диффузии низкомолекулярных веществ в

Основные уравнения процесса перегонки жидких смесей.

Учебное моделирование явлений самодиффузии и диффузии...

Симулятор позволяет промоделировать и явление диффузии.

Результат такого процесса спустя некоторое время представлен на рис. 8. В случае многоатомных газов их молекулы уже нельзя будет считать материальными

Рис. 8. Смесь одноатомного и двухатомного газов.

Исследование термодиффузионного разделения...

Данные среды зачастую являются многокомпонентными.

Для описания и предсказания термодиффузионных процессов необходимо знать коэффициенты переноса (в том числе диффузии и

Рассмотрим процесс разделения смеси из компонентов в цилиндрической...

Золь-гель технология силикатных и гибридных пленок...

При этом в обрамлении молекулы находится примерно 64 OH-группы.

27. Смирнова И. В., Шилова О. А., Жабрев В. А., Бубнов Ю. З. Совершенствование процесса диффузии бора и гадолиния в кремний из

Изучение диффузии ацетона в смесях органических соединений.

Ионогенные полимеры, полученные на основе эпихлоргидрина...

Это объясняется, по-видимому, тем что диссоциация сильно полярных групп ЭХГ и растущей цепи в полярных средах способствует ускорению процесса самопроизвольной полимеризации.

Диффузия органических растворителей в полимеры.

Сенсорные свойства и диффузия газов в пористых...

В последнее время объектом изучения все чаще становится макро-, мезо- и микропористость наноматериалов [1–5], оказывающая существенное влияние на процесс взаимодействия газов с чувствительными элементами сенсоров на основе полупроводниковых оксидов металлов...

Задать вопрос