Физико-химические основы взаимодействия полимеров с агрессивными средами

При взаимодействии полимеров с агрессивными средами может протекать ряд физических и химических процессов, из которых наиболее важные:

1) адсорбция компонентов агрессивной среды на поверхности полимера;

2) диффузия агрессивной среды в объём полимера;

3) химические реакции агрессивной среды с химически нестойкими связями полимера;

4) диффузия продуктов реакции к поверхности полимера;

5) десорбция продуктов реакции с поверхности полимера.

5.1.1. Сорбционно-диффузионные процессы в полимерах.

При движении отдельных сегментов макромолекул в полимере образуются микропустоты. Кроме того, полимер может содержать поры, тонкие капилляры и другие дефекты. Агрессивная среда через все эти образования может проникнуть вглубь полимера.

Для описания сорбционно-диффузионных процессов используют три параметра: коэффициент диффузии D, коэффициент проницаемости Р и коэффициент растворимости S, которые связаны между собой соотношением

Р = D^. S

Полимеры обычно имеют относительно малую пористость ≈ 0,1 см³/г. Величина сорбции зависит от степени кристалличности – сорбция протекает по аморфным областям и по дефектам кристаллов.

Природа агрессивной среды, её агрегатное состояние, химический состав, размеры и конфигурация молекул влияют на интенсивность сорбционно-диффузионных процессов.

Чаще всего агрессивные среды являются многокомпонентными, например, водные растворы солей, кислот, оснований. По отношению к воде полимеры можно разделить на 3 группы:

1) хорошо растворяющие воду (³50% Н₂О), например, поливиниловый спирт;

2) ограничено растворяющие воду (1 – 50% Н₂О) – полиамиды, полиэпоксиды и др.;

3) плохо растворяющие воду (< 1%) – большинство промышленных полимеров.

Первые и вторые относятся к гидрофильным, третьи – к гидрофобным полимерам.