Растворы полимеров.
Сходство и различие растворов высокомолекулярных соединений и коллоидных растворов.
Признаки растворов.
Особенности процесса растворения полимеров.
Термодинамика растворения полимеров.
Факторы, влияющие на растворение и набухание полимеров.
Уравнение состояния полимера в растворе.
Гидродинамические свойства макромолекул в разбавленных растворах.
Фракционирование полимеров.
Сходство и различие растворов высокомолекулярных соединений и коллоидных растворов.
Растворами называют гомогенную систему, состоящую минимум из двух компонентов:
1) растворяемое вещество; 2) растворитель.
Вначале растворы полимеров рассматривали как коллоидные растворы из-за схожести некоторых свойств (растворы макромолекул соизмеримы с размерами коллоидных частиц, эффект Тиндаля, замедленная диффузия, тиксотропия и др.).
Признаки коллоидных растворов:
1) отсутствие средства между компонентами;
2) Принудительное образование;
3) Уменьшение степени дисперсности во времени (коагуляция);
4) Термодинамическая неустойчивость;
5) Агрегативная неустойчивость.
Сходство растворов высокомолекулярных соединений и коллоидных растворов:
1. Величина частиц (от 1 до 100 нм);
2. Наличие двух факторов устойчивости: заряда и водной оболочки;
3. Явление опалесценции;
4. Способность к коагуляции;
5. Способность к диализу;
6. Медленная диффузия;
7. Способность к седиментации;
8. Низкое осмотическое давление.
Отличие растворов высокомолекулярных соединений от коллоидных растворов:
1. В растворах высокомолекулярных соединений частицы- молекулы высокомолекулярных соединений, а не мицеллы;
2. У частиц высокомолекулярных соединений в растворах иной механизм возникновения заряда: диссоциация собственных ионогенных групп, а не адсорбция из растворов потенциально - определяющих ионов, добавленных в избытке.
3. У частиц гидрофильных высокомолекулярных соединений иной механизм образования водной оболочки: наряду с зарядом частицы водная оболочка образуется за счет гидрофильных групп, расположенных на поверхности частицы.
4. Растворы высокомолекулярных соединений более устойчивы (G< 0).
5. Растворы высокомолекулярных соединений образуются самостоятельно (не нужен «стабилизатор»).
6. Растворы высокомолекулярных соединений обратимы.
В.А. Каргин доказал, что растворы полимеров не относятся к золям и являются истинными растворами.
Признаки растворов.
Истинные растворы являются молекулярно-дисперсными системами и в отличие от коллоидных золей удовлетворяют основным критериям истинных растворов:
- Наличие сродства между компонентами;
- Самопроизвольность образования;(ΔG=ΔH-TΔS<0);
- Термодинамическая устойчивость (подчиняется правилу фаз Гиббса).
- Равновесность;
- Обратимость;
- Однофазность;
- Гомогенность;
- Агрегативная устойчивость;
- Увеличение степени дисперсности во времени;
- Молекулярная и ионная дисперсность.
~CH2-CH- ~ + HOH↔ ~CH2-CH- +H+
| |
COOH COO-
акриловая кислота ионная дисперсность
молекулярная дисперсность
- Постоянство концентрации во времени.
Специфические свойства растворов высокомолекулярных соединений:
1.Способность к набуханию;
2.Способность к желатинированию
3.Наличие аномальной вязкости;
4.Свободное вращение отдельных звеньев полимеров с изменением конформации.
Истинные растворы полимеров не подчиняются (отклоняются) от различных законов растворов, что связано с большой разницей между молекулярной массой полимера и растворителя.