Адсорбция полимеров на границе раздела твердое тело - водный раствор
Другие рефераты
СОДЕРЖАНИЕ
|Введение |. . . . . . . . . . . . .|
| |. . . . . . . . 2 |
|Адсорбционное взаимодействие на границе раздела | |
|фаз и свойства граничных слоев |. . . . . . . . . . . . .|
| |. . . . . . . .4 |
|Граничные слои полимеров |. . . . . . . . . . . . .|
|на твердых поверхностях |. . . . . . . .5 |
|Влияние адсорбционного взаимодействия на | |
|молекулярную подвижность | |
|полимерных цепей в граничных слоях |. . . . . . . . . . . . .|
| |. . . . . . . .6 |
|Изменение свойств граничных слоев как следствие | |
|уменьшения молекулярной подвижности |. . . . . . . . . . . . .|
| |. . . . . . . .9 |
|Влияние твердой поверхности на надмолекулярные | |
|структуры полимеров |. . . . . . . . . . . . .|
| |. . . . . . .13 |
|О связи адсорбции полимеров с адгезией | |
|полимеров к поверхностям |. . . . . . . . . . . . .|
| |. . . . . . .13 |
|Влияние границы раздела на реакции синтеза и | |
|структуру трехмерных полимеров |. . . . . . . . . . . . .|
| |. . . . . . .15 |
|Заключение |. . . . . . . . . . . . .|
| |. . . . . . .21 |
|Литература | . . . . . . . . . . . . |
| |. . . . . . . .23 |
ВВЕДЕНИЕ
Одним из важнейших разделов физической химии полимеров и коллоидной
.химии в настоящее время является физико-химия поверхностных явлений в
полимерах [1,2]. Это связано с тем, что создание новых полимерных
материалов, начиная от применяющихся в бытовых целях и кончая космической
техникой, непосредственно связано с использованием гетерогенных полимерных
систем Действительно, большая часть современных полимерных материалов
является гетерогенными системами с высокоразвитыми поверхностями раздела
фаз. Это - армированные пластики, наполненные термопласты, усиленные
резины, лакокрасочные покрытия, клеи и др.
Вследствие этого поверхностные явления в полимерах и полимерных
материалах играют существенную роль во всем комплексе их свойств, и прежде
всего, в структурно-механических свойствах, а исследование особенностей
поведения макромолекул на границе раздела фаз является сейчас одной из
важнейших задач в этой области. Говоря о проблеме поверхностных явлений в
полимерах, нельзя забывать, что она имеет важное значение не только с
технической точки зрения, но и с биологической, поскольку роль
поверхностных явлении в биологических процессах, где принимают участие
молекулы биополимеров, также очень велика. Наконец, проблема существенна и
для решения вопросов новой развивающейся области — применения полимеров в
медицине, где поверхностные явления происходят на границе раздела фаз с
живыми тканями.
Проблема адсорбции полимеров - весьма разносторонняя и многообразная.
Она включает такие важные для техники вопросы, как адгезию полимеров к
твердым поверхностям, структуру и свойства монослоев, структурно-
механические свойства граничных слоев полимеров, находящихся в контакте с
твердыми телами, и многие другие. Однако все эти вопросы тесно связаны с
одним, центральным, вопросом всей проблемы - адсорбцией полимеров на
твердых поверхностях.
Действительно, адгезионное взаимодействие на границе раздела полимер -
твердое тело есть, прежде всего, адсорбционное взаимодействие между двумя
телами. Адсорбция полимеров на поверхности твердого тела определяет
особенности структуры граничного слоя, характер упаковки макромолекул в
граничных слоях, а отcюда - молекулярную подвижность цепей и их
релаксационные и другие свойства. Процессы адсорбции играют существенную
роль не только в комплексе конечных физико-химических и физико-механических
свойств полимерных материалов, но и в ходе формирования полимерного
материала, при его переработке пли синтезе в тех случаях, когда эти
процессы протекают в присутствии твердых тел иной природы - наполнителей.
пигментов, на поверхности металлов, стекла и др. Образование клеевых
соединений, нанесение лакокрасочных покрытий и ряд других технологических
процессов включают в себя как первую стадию адсорбцию полимеров из
поверхностности. Отсюда вытекает важная роль исследования процессов
адсорбции полимеров на твердых поверхностях в большинстве технологических
процессов.
Несмотря на то, что процессам адгезии в мировой научной литературе
посвящено очень большое число работ [3-14], истинный механизм адгезии с
молекулярной точки зрения изучен еще недостаточно. Существующие и
развивающиеся теории адгезии носят частный и ограниченный характер.
Электрическая теория адгезии [3-4] рассматривает электрические явления,
возникающие при отслаивании адгезии от подложки, но не объясняет и не может
объяснить самой адгезии, ибо электрические явления возникают в процессе
расслоения, а адгезия нас интересует в условиях, когда адгезионная связь не
нарушена. Диффузионная теория адгезии [14] применима практически только для
случая адгезии полимеров друг к другу. Таким образом, единственно
приемлемой сегодня будет адсорбционная теория адгезии, связывающая адгезию
с действием межмолекулярных сил на границе раздела, т. е. с адсорбцией.
Обладая рядом ограничений, присущих любой теории, с физической точки зрения
адсорбционная теория является наиболее обоснованной. В частности,
представления о возникновении двойного электрического слоя при контакте
разнородных поверхностей также есть результат адсорбции и ориентации
полярных групп макромолекул на поверхности, т. е. эти представления
укладываются в рамки адсорб-цинной теории [4]. Однако развитие этой теории
тормозится из-за недостаточной разработанности теории адсорбции
макромолекул на твердых поверхностях.
Обобщение и развитие представлений об адсорбции должно стать
фундаментом для дальнейшего развития физической химии наполненных и
армированных полимеров, а также физико-химии нетканых полимерных
материалов, играющих важную роль в современной промышленности.
АДСОРБЦИОННОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ НА ГРАНИЦЕ РАЗДЕЛА ФАЗ И СВОЙСТВА
ГРАНИЧНЫХ СЛОЕВ
Адсорбция полимеров на границе раздела фаз с твердым телом играет
важную роль в усиливающем действии наполнителей, адгезии, склеивании и т.
п. Адсорбционное взаимодействие является одним из важнейших факторов,
определяющих свойства наполненных и армированных полимеров, свойства
клеевых прослоек, адгезию полимеров и др. Совершенно очевидно, что многие
особенности структуры адсорбционных слоев, получаемых при адсорбции
полимеров на твердой поверхности из жидкой фазы, должны сохраниться и в
таких системах, в которых адсорбционное взаимодействие полимера с твердой
поверхностью реализуется в отсутствие растворителя, т. с. во всех
практически важных системах (армированных и наполненных пластиках,
покрытиях, клеях и т. п.). Для понимания свойств систем и нахождения путей
их регулирования крайне важно знать структуру адсорбционных слоев в таких
гетерогенных полимерных материалах. Между тем адсорбционные методы,
позволяя выявить ряд существенных черт взаимодействия полимеров с твердыми
поверхностями и поведения полимеров на границе раздела, не могут дать
полных сведений о структуре граничных слоев в полимерных материалах. Это
связано с тем, что адсорбционные взаимодействия в растворе не идентичны
таковым в отсутствие растворителя. Последнее обстоятельство обсловлено
отличием конформаций макромолекулярных цепей в растворе от конформаций в
высокоэластическом, стеклообразном или кристаллическом и вязкотекучем
состояниях.
ГРАНИЧНЫЕ СЛОИ ПОЛИМЕРОВ
НА ТВЕРДЫХ ПОВЕРХНОСТЯХ
Молекулярная подвижность полимеров в граничных слоях определяется
гибкостью полимерной цепи н характером ее взаимодействия с поверхностью, т.
е. теми же факторами, которыми определяется адсорбция. При рассмотрении
вопроса о молекулярной подвижности следует иметь в виду, что прямое
определение молекулярной подвижности в адсорбционных слоях полимеров
экспериментально затруднено и лосих пор в литературе отсутствуют работы, в
которых такие исследования были бы проведены действительно на адсорбционных
слоях.
Мы имеем в виду необходимость разграничения понятий об адсорбционном и
о граничной слое. В соответствии с изложенным, адсорбционным слоем является
тот слой макромолекул, который образуется на поверхности вследствие
адсорбции на ней полимера из раствора и в котором часть сегментов
полимерных цепей находится во взаимодействии с поверхностью Толщина такого
адсорбционного сло
| |  скачать работу |
Другие рефераты
| 
