Узнай стоимость на индивидуальную работу!
  • Цены в 2-3 раза ниже
  • Мы работаем 7 дней в неделю
  • Только проверенные эксперты

Адсорбционное взаимодействие

Тип Реферат
Предмет Химия
ID (номер) заказа 1377
Поделиться
Просмотров 1766
Скачиваний 635
Размер файла 22.25 KB
Скачать

ВЛИЯНИЕ ТВЕРДОЙ ПОВЕРХНОСТИ НА НАДМОЛЕКУЛЯРНЫЕ СТРУКТУРЫ ПОЛИМЕРОВ

Адсорбционное взаимодействие на границе раздела фаз полимер- твердое тело, сказываясь на условиях формирования полимерного материала, приводит к изменению надмолекулярных структур граничных слоев и всей полимерной фазы в наполненной системе. В работе В. А. Каргина и Т. И. Соколовой [31] показано, что введение в кристаллизующиеся полимеры твердых добавок позволяет регулировать размер и число сферолитов. Механизм действия добавок заключается в том, что на поверхности твердых частиц в результате адсорбции возникают упорядоченные области полимера, играющие роль центров кристаллизации. С другой стороны, Ю. М. Малинским [32, 33] ингибирующее влияние твердой поверхности на кристаллизацию полимеров в пристенных слоях.
В работе [23] исследовано влияние твердой поверхности на над-молекулярные структуры в сшитых полимерах (полиуретанах), применяющихся в качестве покрытий на различных подложках. Найдено, что характер надмолекулярных структур определяется типом подложки и зависит от густоты пространственной сетки полимера. В этой работе впервые проведен послойный анализ надмолекулярных структур на разных удалениях от поверхности и показано, что по мepe удаления от нее характер морфологии изменя¬ется и наблюдается переход от мелкоглобулярной плотноупакован¬ной структуры к крупноглобулярной структуре с агрегацией глобул. Влияние поверхности на надмолекулярные структуры распространяется на большое удаление от поверхности. Лишь на удалении более 160 мкм структура пленок, сформированных на твер¬дой поверхности, становится аналогичной структуре пленки, сформированной на границе раздела полимер — воздух.

О СВЯЗИ АДСОРБЦИИ ПОЛИМЕРОВ С АДГЕЗИЕЙ ПОЛИМЕРОВ К ПОВЕРХНОСТЯМ

Адсорбционное взаимодействие на границе раздела фаз определяет адгезию полимеров к твердой поверхности. При этом следует говорить об адгезии в термодинамическом понимании как о работе, необходимой для преодоления сил сцепления двух различных поверхностей. С этой точки зрения должна существовать определенная связь между адсорбцией полимера на твердой поверхности и его адгезией. К сожалению, хотя во многих работах по исследованию адсорбции провозглашается задача установления связи адсорбции с адгезией, практически нигде такая задача не решалась, т. е. отсутствуют данные по сопоставлению адсорбции с термодинамической работой адгезии. Это может быть связано, прежде всего, с тем, что оценка термодинамической работы адгезии полимера к твердому телу экспериментально чрезвычайно затруднена. Вместе с тем обычно адгезию характеризуют не термодинамической равновесной величиной, а неравновесной работой обрыва.

Между тем отрыв, как указывает Я. О. Бикерман [12], практически никогда не происходит между двумя материалами. Всякое разрушение адгезионного соединения включает когезионное разрушение, и случаи истинно адгезионного разрушения редки, но даже и тогда отрыв является неравномерным. Поэтому прямое сопоставление найденных в различных работах характеристик адгезии с данными по адсорбции тех же полимеров к тем же поверхностям не может быть использовано для решения вопроса о связи адгезии и адсорбции. Поясним это положение на некоторых примерах.

Известно, что из трех полимеров — желатины, полистирола и полиметилметакрилата — наибольшую адгезионную прочность при неравновесном разрушении дает желатина. Адсорбция же желатины из растворов на поверхности стекла наименьшая. Фактически эти данные нельзя сравнивать, ибо адгезионная прочность обусловлена здесь другими причинам. Сопротивление разрыву в системе стекло — желатина — стекло превышает прочность склеек стекло — полистирол — стекло, во-первых, потому, что слабый граничный слой между влажной поверхностью стекла и желатиной (гидрофильным полимером) менее вероятен, чем между этой поверхностью и гидрофобным полимером; а во-вторых, потому, что когезионная прочность желатины обычно выше, чем полистирола, и при механическом нарушении склейки полистирола происходит когсзионный отрыв. Как видно из этого примера, ни тот, ни другой случай не имеет прямого отношения к адсорбции. Поэтому в принципе возможно только сравнение данных по адсорбции с термодинамически найденной работой адгезии. Но и здесь мы сталкиваемся со значительными трудностями, не позволяющими делать сравнение.

Действительно, как адсорбция, так н адгезия (в равновесном ее понимании) зависит от характера взаимодействия функциональных групп полимера с поверхностью, формы молекулы и пр. Однако условия возникновения адгезионной связи сильно отличаются от условий взаимодействия полимера и адсорбента в растворе. При адсорбции из растворов происходит конкуренция за места на поверхности между молекулами полимера н растворителя, которая снижает величину адсорбции полимера и прочность его свя¬зи с поверхностью.

Адсорбция сильно зависит от природы растворителя, поскольку последний определяет форму цепи, и. таким образом, условия контакта с поверхностью при адсорбции. При образовании адгезионной связи практически всегда, даже если нанесение склейки идет через стадию раствора, эти факторы исключаются полностью. При нанесении на поверхность растворов полимеров в растворителях, слабо взаимодействующих с поверхностью, адсорбция полимеров является первичным актом образования поверхностной или клеевой пленки.

Если раствори гель активно взаимодействует с поверхностью, то формирование адгезионного соединения начинается фактически только тогда, когда большая часть растворителя удалена из системы и возможно образование большого числа связей между полимерной молекулой и поверхностью в условиях, когда функциональные группы полимера уже не блокированы растворителем. В этом случае при удалении растворителя в ходе формирования пленки на поверхности происходит постепенное возрастание концентрации раствора и резко изменяется соотношение между сухарным числом взаимодействий полимерных молекул и молекул растворителя с поверхностью. Одновременно происходит и изменение структуры полимера, протекают процессы возникновения и релаксации внутренних напряжений, оказывающие влияние на прочность адгезионной связи [24, 25].
Следовательно, условия, при которых происходит адсорбция полимеров из растворов, и условия образования адгсзионной связи резко отличаются. Еще большим становится это различие, если адгезионное соединение получается не из раствора, а любым другим путем. Поэтому экспериментально нельзя установить прямой связи между адсорбцией полимера из раствора и адгезией его к данной поверхности, хотя она, безусловно, существует. Характер адсорбции определяет структуру возникающего на поверхности слоя, которая должна влиять на прочность адгезионной связи. В частности, это относится и к случаю определения адгезионной прочности неравновесными методами, ибо дефекты структуры слоев также связаны с условиями их формирования. При этом следует различать взаимосвязь адсорбции и адгезии (как равновесной характеристики, определяемой термодинамическими соотношениями), а также адсорбции и адгезионной прочности, понимая под последней неравновесную величину, определяемую путем нарушения адгезионной связи в неравновесных условиях.

ВЛИЯНИЕ ГРАНИЦЫ РАЗДЕЛА НА РЕАКЦИИ СИНТЕЗА И СТРУКТУРУ ТРЕХМЕРНЫХ ПОЛИМЕРОВ

В настоящее время благодаря работам школы В. А. Каргина установлено. что процессы возникновения структур в полимерах являются релаксационными процессами, зависящими от молекулярной подвижности структурных элементов цепей. Процессы структурообразования начинаются уже непосредственно в ходе полимеризации, и эти процессы взаимозависимы [26].
При создании полимерных материалов с заданным химическим строением и физической структурой особое значение имеет получение армированных пластиков н наполненных полимеров, в которых процессы полимеризации н одновременно структурообразования протекают в присутствии сильно развитой поверхности волокнистого или дисперсного наполнителя. Влияние малых количеств наполнителей, служащих центрами структурообразования в кристаллических полимерах, на процессы кристаллизации исследовано в работе [27].

Однако до сих пор еще мало исследованы процессы структурообразования при полимеризации в присутствии наполнителей, т. е. одновременное влияние поверхности раздела на протекание процессов полимеризации и структурообразования. Между тем эта проблема особенно важна при получении армированных и наполненных полимеров, где процессы полимеризации и структурообразования протекают на границе раздела с твердой поверхностью. В ряде исследований [23, 34] было изучено влияние твердой поверхности на процессы структурообразования при формировании полимерного материала из раствора или расплава и показано, что поверхность наполнителя оказывает существенное влияние на протекание этих процессов и свойства полимеров в граничных слоях.

Существенный интерес представляет также изучение влияния наполнителя на протекание реакции образования трехмерного полимера и его свойства.

Сильно развитая поверхность наполнителя на начальной стадии реакции может приводить к возрастанию скорости обрыва реакционных цепей на поверхности, в результате чего густота сетки уменьшается. и сетка становится более дефектной. Очевидно, поверхность наполнителя играет роль своеобразного ингибитора при формировании трехмерной сетки. Действительно, введение ингибитора при полимеризация в начале формирования сетки (при нарастании вязкости системы) привело к увеличению степени набухании полученного в отсутствие наполнителя трехмерного полимера при той же глубине превращения. Следовательно. ингибитор вследствие предотвращения реакции роста и сшивания также приводит к возникновению дефектной трехмерной структуры.

На глубоких стадиях реакции, вероятно, действует другой механизм, также приводящий к увеличению дефектности сетки. Из-за адсорбции растущих цепей полимера на поверхности наполнителя происходит значительное уменьшение их подвижности, также отражающееся как на скорости роста, так и на скорости обрыва. Все эти факторы способствуют возникновению более дефектной структуры трехмерной сетки.

Экспериментальное подтверждение влияния поверхности раздела на кинетику образования трехмерных полимеров можно показать на примере кинетики образования трехмерных полиуретанов в объеме и на поверхности [27]. Была изучена кинетика реакции образования полуретановых эластомеров путем сшивания триметилолпропаном макродиизоцианатов, полученных на основе полиоксипропиленгликолей с молекулярными весами 2000 и 1000, а также 4,4-дифенилметандиизоцианата при соотношении 1 : 2. Кинетика образования полимера на медной подложке и в объеме исследовались методом ИК-спектроскопии.
Установлено, что скорость отверждения на подложке меньше для макродиизоцианата на основе полиэфира с меньшим молекулярным весом, в то время как в объеме для этого макродиизоцианата скорость выше. Поведение в объеме согласуется с тем, что уменьшение молекулярного веса полиэфира приводит к росту концентрации реакционноспособных изоцианатных групп в единице объема. Аномальное протекание реакции на поверхности может быть связано с тем, что увеличение концентрации сильно полярных групп NCО значительно увеличивает взаимодействие с подложкой исходного макродиизоцианата и образующегося полиуретана, которое существенно понижает подвижность цепей на поверхности для макродиизоцианата на основе полиэфира с меньшим молекулярным весом. Однако общая скорость реакции из поверхности в обоих случаях выше, чем в объеме. Это объясняется тем, что адсорбционное взаимодействие макродиизоцианатов с поверхностью приводит к определенной степени упорядоченности молекул друг относительно друга в поверхностном слое. Такая упорядоченность, согласно [28] способствует полимеризации и может приводить к возрастанию общей скорости процесса.

Таким образам, граница раздела оказывает двоякое влияние на процессы синтеза и структурообразования в трехмерных полимерах. увеличивая вероятность реакции обрыва на начальных стадиях реакции и затрудняя обрыв на более глубоких стадиях вследствие адсорбционного взаимодействия растущих цепей с поверхностью, которое, в свою очередь, влияет на скорость реакции и структуру сетки. В результате можно считать, что такая важная характеристика сетки, как эффективная плотность сшивки, учитывающая физические и химические узлы сетки, оказывается различной для случаев проведения реакции в присутствии и в отсутствие границы раздела с наполнителем. Это положение особенно хорошо иллюстрируется на примере изучения системы, в которой вклад физических узлов в эффективную густоту сетки очень велик по сравнению с вкладом химических узлов, а именно, на примере трехмерных полиуретанов [29]. В табл. 3 приведены найденные значения Мс — молекулярного веса отрезка цепей между эффективными узлами сетки.

Нет нужной работы в каталоге?
Сделайте индивидуальный заказ на нашем сервисе. Там эксперты помогают с учебой без посредников. Разместите задание – сайт бесплатно отправит его исполнителям, и они предложат цены.
Гарантия возврата денег
Вернем 100% стоимости, если
что-то пойдет не так
Доработки и консультации бесплатны
Выполняются в максимально короткие сроки
Гарантия на работу
В течение 30 дней вы можете обратиться за бесплатными доработками по заказу
Гарантия результата
сопровождаем ваш заказ от начала
и до сдачи работы
Отзывы студентов о нас 👍
231 209 оценок
среднее 4.8 из 5
Дмитрий
РГУ
Обратился в сервис StudFAQ впервые. Заказал диплом. Понравилось, что автор всегда оставался на связи. Это помогло, так как по ходу написания требовалось внести довольно много изменений. Дипломный проект был готов раньше оговоренного срока, был оформлен по методичке (предварительно она была отослана автору), стоимость диплома вышла намного дешевле, чем я предполагал. Кроме этого, сделал заказ презентации по дипломному проекту. Ее сделали точно по моему диплому, смотрелась она отлично. На защите комиссия особое внимание как раз презентации и уделила.
Олеся
Южный институт менеджмента
Мне очень понравилось сотрудничать с сайтом StudFAQ. Решила обратиться за написанием курсовой по экономике по совету подруги, которая уже несколько лет заказывает здесь университетские работы. Курсовая у меня хоть и не была самой сложной, но требовала много времени. Приятно удивила цена, так как сделать это же на нашей кафедре стоит на порядок дороже. К тому же мой заказ выполнили очень быстро. Как и было оговорено, курсовая была выполнена по методическим рекомендациям, аккуратно, и на твердую четверку. В целом своим заказом я очень довольна и смогла очень просто защитить ее. Ведь пока писалась работа, у меня была возможность повторить уйму теории, которую обычно дополнительно спрашивают на защите.
Ярослав
УФУ
Уже не первый раз обращаюсь за помощью к StudFAQ. Мне приходится работать. Но и бросать учебу не хочется, так как в сейчас большое значение играет наличие диплома о высшем образовании. Но тратить много времени на учебу просто нет возможности, поэтому уже полтора года я заказываю контрольные, презентации, курсовые и многое другое на этом сайте. Ни разу меня не подвели, даже если мой заказ требовалось выполнить срочно. Я всегда доволен результатами и не раз рекомендовал сервис своим знакомым, которые учатся на заочном. Все остались довольны.
Кристофер
ВШЭ
Сервис StudFAQ мне порекомендовали однокурсники. После того, как на учебе случился полный завал, решилась заказать контрольную. Не была сперва уверена, что все действительно пройдет так хорошо, как говорят остальные. Но ошиблась, мою контрольную по иностранному языку выполнили без единой ошибки и довольно быстро, не смотря на высокую сложность. А стоимость вышла мне намного меньше, чем я предполагала. Выражаю благодарность сервису. Обязательно буду обращаться сюда еще.
Максим
СПбПУ
Уже год, как обращаюсь за помощью к сервису StudFAQ, но отзыв решила оставить только сейчас. Заказывать пришлось много всего: контрольные, презентации, рефераты, задачи. Все работы были сделаны идеально, лично я дополнительно проверила их на плагиат. Но все имело высокий процент уникальности. Авторы, которые занимались выполнением заказов, всегда вносили необходимые корректировки, по необходимости. Многие заказы были выполнены на несколько дней раньше. А вот по оплате, то здесь вопросов нет никаких. На сайте StudFAQ цены намного ниже, чем предлагают на остальных сервисах. Поэтому смело заказывайте здесь работы для студентов.
Закажи индивидуальную работу за 1 минуту! 🙂
Качественно, в обозначенный срок и с гарантией 30 дней на доработки.
Узнать стоимость