Загрузка...

Полимер ерітінділерінің ерекшеліктері

Загрузка...

Полимерлер ерітінділері өзіндік ерекше қасиеттері бар гомогенді жүйелер. Алғашында жоғары молекулалық қосылыстардың ерітінділері мицеллалық құрылымды лиофильді зольдер, яғни  коллоидты ерітінділер деп қарастырылған еді. Мұндай ұғымның қалыптасуына полимердің макромолекулалық тізбегі мен коллоидты ерітінділер бөлшектерінің диффузиялану жылдамдықтарының баяулығы, жартылай жарғақтан өте алмау қасиеттері, ерітіндіде жүретін барлық құбылыстардың бәсеңдігі сияқты кейбір қасиеттерінің ұқсастығы себепші болды. В.А.Каргин мен оның әріптестері жоғары молекулалық қосылыстар ерітіндісінің құрылымы жағынан да, түзілу табиғаты жағынан да зольдерге жатпайтынын, олардың шын ерітінділер екенін дәлелдеген.

Қазір қалыптасқан теория бойынша полимер ерітінділері бір – бірімен тығыз байланысты мынандай қасиеттермен сипатталады:

  1.   Полимер ерітінділері шын ерітінділер, олар лиофобты коллоидты ерітінділер сияқты гетерогенді емес, гомогенді жүйелер. Олардың дисперсті фазасының бөлшектері ядродан емес, мөлшері өте үлкен макромолекулалардан тұрады.
  2.   Полимер ерітінділері төмен молекулалық қосылыстардың ерітінділеріндей молекулалық та, иондық та болуы мүмкін. Иондық ерітінділердің зарядының табиғаты стабилизаторға емес, оның функционал топтарына байланысты.
  3.    Полимер ерітінділері бөліну беті болмайтын, бір фазалы жүйелер, ал коллоидты ерітінділер бөліну беті бар екі фазалы жүйелер.
  4.   Полимер ерітінділерінің түзілу процесі еркін энергияның азаюы арқылы өздігінен жүреді ∆G = ∆H-T∆s<0, ал коллоидты ерітінділер өздігінен түзілмейді. Зольдердің тұрақтылығын сақтау үшін оған белгілі бір жағдай жасап (мысалы стабилизатор қосып), бөлшектеріне еріксіз коллоидтық дәреже беру керек.
  5.   Полимер ерітінділері өздігінен түзілетін болғандықтан (∆G < 0)ол стабилизаторсыз шексіз ұзақ тұра алатын, термодинамикалық тұрақты жүйелер. Ал коллоидты жүйелер көп тұрғанда біртіндеп екі фазаға бөлініп кететін термодинамикалық тұрақсыз келеді.
  6.    Полимер ерітінділері, лиофобты коллоидтардан өзгеше, тепе – теңдік күйде болады. Сондықтан оларға Гиббстің фазалар заңын қолдануға болады. Полимер ерітіндісінің тепе – теңдік күйі оған қандай жолмен келгенініне байланысты емес.
  7.    Полимер ерітіндісінің тепе – теңдік күйі температураға, қысымға, ерітіндінің құрамына байланысты. Осы параметрлерді өзгерте отырып, яғни концентрацияны арттырып не кемітіп, қыздырып не қайтадан суытып, және т.б. жолдармен ерітіндіні бастапқы күйіне қайтадан келтіруге болады. Демек, полимер ерітіндісінің түзілуі қайтымды процесс. Коллоидты ерітінділерде кері процесс арнаулы ықпал етуді, мысалы еркін энергияның өсуі арқылы жүретін түзілген тұнбаны дисперстеуді талап етеді, яғни коллоидты ерітінділер қайтымсыз жүйелер.
  8.    Полимер ерітіндісінде макромолекулалар сольватталған күйде болады. Сольваттар (асоциаттар) жылулық қозғалыстың салдарынан қайтымды бұзылып тұрады.
  9.    Полимерлердің өздігінен еруі ерітінді компоненттерінің арасында ынтықтық бар екенін көрсетеді. Жоғары молекулалы қосылыстар ерігенде энтальпия өзгерісі (∆Н) нөлге тең немесе оның таңбасы әр түрлі болуы мүмкін. ∆Н < 0 мәні полимер мен еріткіш молекулаларының күшті әрекеттесетін ін көрсетеді. Мұнда жоғары молекулалық қосылыстар сольваттанады ( гидраттанады). Полимер макромолекулалары мен еріткіш нашар әсерлесе ∆Н≈0 болады. Ал ∆Н>0 болғанда полимердің еруі энтропиялық фактордың есесінен жүреді. Коллоидты ерітінділер компоненттерінің арасына ынтықтық болмайды, сондықтан бұл компоненттерді қаншама жанастырса да, олар өздігінен дисперсияланбайды. Дисперсті фаза бөлшектерін ұсақтау үшін сырттан механикалық энергия жұмсалады. Соның саларынан жүйенің еркін энергиясы артып, ∆G > 0 болады.
  10.    Полимер макромолекулаларының еріткішке ынтықтығын өзгерту арқылы, яғни дисперстік орта ретінде полимерді ерітпейтін, (оған қатысты лиофобты болатын) сұйық қолдану арқылы полимерден коллоидты ерітінділер де алуға болады. Мысалы, табиғи каучук алифатикалық көмірсутектер мен олардың қоспасында (бензинде) өздігінен ериді, полистирол өздігінен бензолда ериді. Бұл кезде шын ерітінділер түзіледі. Ал бұл полимерлер өздігінен суда не метанолда ерімейді. Ал бұл полимерлер өздігінен суда не метанолда ерімейді.   Бірақ бұл еріткіштерден осы полимерлердің коллоидты ерітінділерін алуға болады.

Полимердің коллоиды ерітінділерінің мысалы ретінде латекс деп аталатын каучук тасушы өсімдіктердің табиғи сүттеген шырынын алуға болады. Бұл каучуктің өте ұсақ тамшыларының судағы эмульсиясы. Синтезді каучуктен латекстер алынады.

  1.     Полимер ерітінділері шын ерітінді болғанымен оларды төмен молекулалық қосылыстар ерітіндісінен өзгешеліктері де  бар. Оған себепші болатын негізінен полимер макромолекуласы мен еріткіш молекуласының мөлшерінің арасындағы үлкен айырмашылық. Полимер ерітінділерінің көпшілік физикалық қасиеттеріне макромолекуланың пішіні мен бөлек үзінділерінің (фрагменттерінің) құрылысы да елеулі әсер етеді.
Загрузка...