Термодинамика растворения полимеров

Растворы полимеров представляют собой гомогенные термодинамически устойчивые системы. Процесс растворения полимеров происходит с уменьшением изобарно-изотермического потенциала (ΔG): ΔG=ΔH-TΔS,

где ΔS- энтропия;

ΔH – энтальпия.

Для того, чтобы произошло самопроизвольное растворение, ΔG должен быть отрицательным (ΔG<0). Это возможно в следующих случаях:

1. ΔH<0 и ΔS>0, т.е. растворение сопровождается выделением тепла и возрастанием энтропии, что происходит при растворении жесткоцепных полимеров (например, растворение полиметилметакрилата).

2. ΔH<0 и ΔS<0, но при условии | ΔH |> |T ^. ΔS|, т.е. растворение происходит самопроизвольно, реакция экзотермическая (с выделением тепла), и сопровождается с уменьшением энтропии, что наблюдается при растворении полярных полимеров в полярных растворителях (например, растворение полиакриловой кислоты, поливинилового спирта, полиакриламида в воде.

3. ΔH >0 и ΔS>0, но при условии | ΔH | < |T ^. ΔS|, т.е. растворение является эндотермическим (с поглощением тепла) и сопровождается увеличением энтропии, что соответствует самопроизвольному растворению гибкоцепных малополярных полимеров в неполярных жидкостях (например, растворение полибутадиена, полиизопрена в бензоле).

4. ΔH = 0 и ΔS>0, т.е. растворение атермическое, сопровождается увеличением энтропии раствора, что наблюдается при растворении, например, поливинилацетата в этилацетате, полиизобутилена в изооктане.

Растворением называется самопроизвольный процесс образования термодинамически устойчивой гомогенной системы.

Факторы, влияющие на растворение и набухание полимеров.

На процесс растворения и набухания оказывают влияние следующие факторы:

1. Природа полимера и растворителя.

Полярные полимеры растворяются в полярных растворителях, неполярные полимеры в неполярных растворителях, т.е. подобное растворяется в подобном.

2) Молекулярная масса полимера.

Чем больше молекулярная масса полимера, тем хуже растворимость.

3) Гибкость макромолекулы.

Гибкие полимеры растворяются легче и быстрее.

4) Степень упаковки макромолекулы.

Чем выше степень упаковки макромолекулы (чем плотнее упаковка полимера), тем

труднее растворяется полимер.

5) Фазовое состояние.

Аморфные полимеры растворяются лучше и быстрее, чем кристаллические полимеры.

6) Степень поперечых швов.

Сшитые полимеры не растворяются, а только набухают.