Реферат: Водорастворимые полимеры - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Водорастворимые полимеры

Банк рефератов / Химия

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 125 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

15 Содержание 1. Классы водорастворимых полимеров 2. Пол иэлектролиты 3. Кон фигурация полимера и свойства растворителя 3. Ске йлинговые соотношения 4. Про стейшая скейлинговая теория 5. Про стейшая скейлинговая теория для систем в присутствии солей 1 . Классы водорастворимых по лимеров Рассмотрим примеры некоторых водорастворимых полим еров, их свойства и применение . Во-пер вых, это не ионные водорастворимые полим еры с атомами кислорода или азота в основной цепи . Среди полиалкеноксидов только полиэтиленоксид раствори м в воде . Полиметиленоксид не раство рим в воде, несмотря на то , что он содержит в молекуле более высокую долю кислорода, чем полиэтилен-оксид . Этот полимер может быть синтезирован с разл ичной молекулярной массой, вплоть до нескольких миллионов . Такие полимеры широко используются в космет ических и фармацевтических композициях, в производстве керамики в каче стве связующего и т.д. В случае полипропиленоксида в воде растворимы только олигомеры, а полиме ры с более длинными цепями используются в качестве гидрофобных составн ых частей для получения поверхностно-активных веществ . Если заменить атомы кислорода в ПЭО на атомы азота, получим полиэтиленимин . Пром ышленные образцы этого полимера представлены разветвленными цепями, с оотношение между вторичными, третичными и четвертичными атомами азота обычно составляет 1 : 2 : 1. В результате адсорбции полимеров на частицах система ведет себя в растворе подобно полимеру с бесконечно большой молекулярн ой массой . Во вторую группу водорастворимых полимеров входят по лимеры, содержащие группы акриловой кислоты . Прежде всего это полиакриловая и поли метакриловая кислоты . Може т показаться удивительным, что растворимость в воде ПМАК выше, чем у ПАК . Это связано с тем, что полиметак рило вая кислота образует спирали таким обра зом, что гидрофобные группы оказываются внутри них . Полиакриловая кислота и полиэтиленоксид в водном рас творе образуют комплексы, в которых атомы водороды ПАК присоединяются к кислороду ПЭО . Еще одним примером во дорастворимого полимера с акриловой группой является полиакриламид . Это очень гидрофильный полимер, не ч увствительный к добавкам солей ; он ч асто используется в качестве флокулянта, поскольку обладает высоким ср одством к поверхностям из-за катионной природы при низких рН . Третья группа водорастворимых не ионных полимеров содержит в своем составе виниловые групп ы . В результате гидролиза поливинил ацетата получается водорастворимый поливиниловый спирт, если степень гидролиза выше 86% . При степени гидрол иза выше 90% для полного растворения продукта требуется нагревание . Будучи растворенным в горячей воде, ПВС о стается в растворе и при охлаждении . Эта кажущаяся необратимость объясняется образованием внутримолекуля рных водородных связей в твердом полимере . Хорошо растворяется в воде и поливинилпирролидон . Этот полимер имеет слабоосновный характер и легко ассоциируется в водном растворе с анионными поверхностно-активн ыми веществами, например с додецилсульфатом натрия . Водные растворы ПВП используются в фармакологии, косм етике и медицине, поскольку он малотоксичен и хорошо растворим в воде . Поливинилпирролидон используется также в композициях моющих средств, в которых он выполняет важную роль, п редотвращая повторное осаждение загрязнений на волокнах . Четвертую и последнюю группу водорастворимых полиме ров составляют высокомолекулярные соединения природного происхожден ия . Прежде всего - это производные целлюлозы . Целлюлозу можно сделать водорастворимой за счет химического модифицирования . Обычно три гидрокс ильные группы в -ан гидроглюкозы, из которой состоит полимерная цепь целлюлозы, сл ужат местами модифицирования на начальных стадиях процесса . Глубина реакции с участием этих гидроксильн ых групп определяется средним числом прореагировавших групп . Карбоксиметил-целлюлозу получают в результ ате реакции гидроксигрупп целлюлозы с монохлорацетатом . В результате этой реакции получается на триевая соль карбо новой кислоты с СЗ от 0 .4 до 1.4 КМЦ прои зводится, как правило, в виде соли ; рК а полимера - 4.4 и слабо зависит от СЗ . При нейтральных рН большинство карбоксильных групп находи тся в диссоциированном состоянии, и КМЦ не проявляет поверхностной акти вности . Главное применение КМЦ нахо дит в составе моющих средств, в которых она предотвращает повторное осаж дение отмытых от тканей загрязнений . КМЦ выполняет также роль диспергатора в во до основных красках и в составах для покрытия б умаги . Гидроксиэтилцеллюлозу получают по реакции целлюлоз ы, предварительно набухшей в щелочи, с этиленоксидом . Образующийся продукт является многофункциональным в одорастворимым полимером, который находит широкое применение в качест ве загустителя, защитного коллоида, связующего и т.д. Молярное замещение выражается молярным соотношением этиленоксидных групп к гидроксильным группам целлюлозы . Свойства водных растворов гидро ксиэтилцеллюлозы зависят как от СЗ, так и МЗ . Для хорошей растворимости в воде нужно пров одить процесс так, чтобы степень замещения равнялась - 0 .6 5, а молярное замещение было равным - 1 .0 . Этилгидроксиэтилцеллюлоза производится по реакции целлюлозы с этиленоксидом при последующем добавлении этиленхлорида . Структура макромолекул ЭГЭЦ показа на на рис . Полисахариды - это линейные или разветвленные полимеры, построенные из углеводных мономе ров . Свойства растворов полисахарид ов сильно зависят от степени замещения, степени разветвления и молекуля рной массы . Полисахариды широко исп ользуются в пищевой промышленности в качестве гелеобразующих агентов . 2 . Полиэлектролиты Растворы полиэлектролитов находят широкое применен ие в различных технологических процессах, они используются как загусти тели, диспергаторы, фло кулянты и т.д. Термином " полиэлектролит " иногда называют любые а грегаты, имеющие высокую плотность заряда . Однако в научной литературе этот термин принято относить к зар яженным полимерам, которые и рассматриваются ниже . Для макромолекул гибких полимеров источником заряда являются карбоксилатные или сульфатные группы, а также аммониевые груп пы и протонированные амины . Полиэлектролиты разделяют на сильные и слаб ые ; плотность заряда последних зави сит от рН . Если полиэлектролит состо ит только из мономеров одного типа, несущих функциональные ионизующиес я группы, можно определить степень ионизации просто ка к долю ионизованных групп от общего количества групп, способных к иониза ции . Степень ионизации зависит от рН и задается следующим выражением : где рК - константа к ислотности мономера . Эта " константа " по сути таковой не является, поскольку зависит от степени ионизации . Это обстоятельство необходимо учитывать пр и более детальном обсуждении свойств полиэлектролитов в водных раство рах . Рис. Зависимость радиуса инерции молеку л поли кислоты от степени ионизации . Степень развернутости клубка полиэлектролита увели чивается пропорционально степени ионизации вследствие отталкивания и онизованных групп, но только до определенного предела . Рис.8 иллюстрирует изменение радиуса ине рции полиэлектролита в зависимости от степени ионизации . Из рисунка видно, что радиус инерции достига ет предельного значения при степени ионизации, равной - 0 .3 . Дл я удлиненных молекул полиэлектролитов нет причин для увеличения заряд а выше этого значения, поскольку размеры макромолекул не будут далее зам етно изменяться, если - 30% способных к и онизации групп переходят в ионизованное состояние . Это соответствует примерно половине величины рК поли мера . Далее размеры макромолекул в р астворе будут рассмотрены в рамках скейлинговых теорий . 3 . Конфигурация полимера и свойства растворителя Выше подчеркивалось, что низкая растворимость полиме ров и связанные с этим явления обусловлены низкой энтропией полимера по сравнению со свободными мономерами . Очевидно, что различия в свойствах нейтральных полимеров и пол иэлектролитов связаны с энтропией противоионов и только опосредованно с электростатическими взаимодействиями . 3. Скейл инговые соотношения Таким образом, следует задаться вопросом, всегда ли эн тропия полимера отрицательна ? Безус ловно, нет . Например, конфигурационн ая энтропия определяет физические свойства растворов полимера . Одним из концептуально простых свойств я вляется расстояние между концами макромолекулы R tty обычн о определяемое как среднее расстояние между первым и последним мономер ным звеном в цепи . При отсутствии как ого бы то ни было взаимодействия в цепи полимера, состоящей из г мономеро в, скейлинговое выражение для расстояния между концами макромолекулы и меет вид Макромолекула в состоянии гауссовского клубка хаоти чески блуждает, при этом каждая связь может принимать в пространстве люб ое направление . Уравнение аналогичн о результату, полученному из уравнения диффузии, если число мономеров в цепи г интерпретировать как время . З аряженные мономеры в цепи полиэлектролита испытывают дальнодействующ ее отталкивание, и в этом случае цепь принимает более вытянутую форму : Уравнение 14 справедливо для полиэлектролита при беск онечном разбавлении и в отсутствие добавок солей . В этом случае дебаевский радиус экранирования При конечной концентрации полимера и при добавлении с оли происходит экранирование . Если , то рассто яние между концами полимерной цепи описывается следующим скейлинговым выражением : Это выражение выполняется, если для полимерной цепи х арактерно отталкивание на коротких расстояниях . Для макромолекулярной цепи, в которой действует притяжен ие, предельным случаем является плотная глобула, и расстояние между конц ами цепи равно Для незаряженных полимеров можно изменять величину R tt путем замены растворителя . Хороший растворитель соответствует эффективному отталкиван ию между мономерными звеньями . Плох ой растворитель вызывает сжатие макромолекулы из-за эффективных взаим одействий притяжения . На величину R tt полиэлектролитов можно влиять различными способами . Например, увеличение концентрации полимера в растворе увеличивает экранирование взаимодействий и приводит к умен ьшению R tt . То же самое наблюдается и при введении в раст вор соли . Другой способ - варьирование рН, что приводит либо к нейтрал изации зарядов, либо к ионизации функциональных групп мономеров . Расстояние между концами цепи в этом слу чае увеличивается пропорционально степ ени ионизации б . Для слабо заряженного полиэлектролита даже в присутс твии соли расстояние между концами цепи зависит от б следующим образом : 4. Прост ейшая скейлинговая теория В этом разделе выведены некоторые приведенные выше со отношения для расстояния между концами полиэлектролитных цепей . Это можно сделать простым способом, расс матривая, как различные вклады в свободную энергию зависят от конфигура ции цепи . Такой подход имеет ряд огра ничений, но позволяет оценить некоторые важные физические свойства . Построим полиэлектролитную цепь как на бор зарядов, связанных жесткими связями . При расчете энергии электростатического взаимодейс твия будем считать, что заряды расположены на прямой линии длиной R = га, где а - средняя длина связи мономер-мономер . Далее суммируя все парные взаимодействия в цепи, состо ящей из г мономеров, получим выражение для энергии электростатического взаимодействия : где /в ) известно ка к бьеррумовская длина, а пренебрежимо малый постоянный член опущен . Энтропия вытягивания цепи принимается равной энтропии идеальной цепи : Опуская тривиальные константы, запишем выражение сво бодной энергии для всей цепи : Оптимизируя уравнение, полагая R = R ee и пренебрегая вариацией логар ифмического члена, найдем оптимальную свободную энергию из условия Рис. Схематическая модель полиэлектрол ита Рис. Степень ионизации б Зависимость усредненного расстояния между концами п олимерной цепи R ee от степени ионизации б по данным моделирования методом Монте-Карло . R ee нормировано на величину а, г = 320 откуда находим, что R qq изменяется по закону Найденное выражение справедливо для п олиэлектролитной цепи при бесконечном разбавлении и в отсутствие соле й . Уравнение справедливо и для слабых полиэлектролитов . Полиэлектролит в этом случае состои т из титруемой цепи, заряд которой изменяется с рН . Считая, что каждое мономерное звено несет локальный заряд , равный степени диссоциации а, энергию электростатического взаимодейс твия можно записать в виде Используя ту же процедуру, найдем, что расстояние межд у концами полиэлектролитной цепи зависит от б в степени 2/3 : 5. Прост ейшая скейлинговая теория для систем в присутствии солей В реальных системах всегда присутствуют соли, которые влияют на электростатические взаимодействия, так как экранируют заряж енные мономерные звенья . Взаимодейс твие экранируется и другими цепями, и противоионами, снижающими радиус д ействия электростатического взаимодействия . В первом приближении для описания взаимодействия между дв умя мономерами на расстоянии г друг от друга можно использовать выражен ие Дебая-Хюккеля : Взаимодействия в этом случае короткодействующие, и, п о-видимому, для нахождения электростатической энергии нельзя моделиро вать систему прямой линией с расположенными на ней зарядами . Вместо этого принимают, что цепь усредненно можно считать сферой радиусом R . Потенциал Дебая-Хюккеля имеет громоздкий ви д и его трудно использовать для оценок, но его можно упростить, полагая, чт о взаимодействие мономерных звеньев строго соответствует кулоновском у потенциалу, но только на расстояниях, не превышающих к~ * . Используя, как и ранее, энтропию идеальной це пи, получим следующее выражение для свободной энергии : Оптимизируя свободную энергию по R , получим скейлинговое соотношение для нетитруемой цепи : Можно обобщить уравнение на титруемую цепь, когда цеп ь растягивается при увеличении степени ионизации пропорционально а 2/5 . Это описывает н ачальное увеличение, наблюдаемое экспериментально, но при этом теряетс я предельное значение, отвечающее высоким значениям б . Причина в нелине йных эффектах экранирования, которые не учитываются уравнением Дебая-Х юккеля . Усложненная теория или числ енное моделирование также предсказывают более слабую зависимость от б . Если в с истеме присутствуют многозарядные проти воионы, ее по ведение более сложное, нежели предсказывает уравнение . Корреляция между высокозаряженными противо ионами может вызывать эффективное притяжение между мономерными звенья ми и, как следствие, уменьшение расстояния между концами макромолекул по лиэлектролита при увеличении степени ионизации . Эта картина полностью аналогична притяжению между двойны ми электрическими слоями в присутствии двухзарядных противоионов . Зависимость усредненного расстояния между концами п олимерной цепи от концентрации соли в растворе по данным моделирования методом Монте-Карло, г = 320 Зависимость усредненного расстояния между концами полимерной цепи R ee от степени ионизации б для растворов полимеров, содержащих противоионы, несущие различные заряды . R ee нормировано на величину а . Электростатическая персистентная длина Конфигурацию макромолекул в растворе иногда описывают в терми нах перси стентной длины, которую можно рассматри вать как меру жесткости цепи . Эта вел ичина связана с расстоянием между концами макромолекулы следующим соо тношением : где га - контурная длина цепи . Для полиэлектролитов ин огда полезно разложить персистентную длину на электростатическую и не электростатическую составляющие : где / р , о - персистентная длина незаряженной цепи . Для свободносвязанной цепи, как и в прив еденном выше скейлинговом анализе, из уравнения можно найти, что электро статическая персистентная длина пропорциональна к " 475 . Для цепи с моделиров ание методом Монте-Карло дает зависи мость, в которой электростатическая персистентная длина пропорциональ на к -1 . Для цепи, об ладающей жесткостью, обычно выполняется условие В этом случа е электростатическая персистент ная длина изменяется пропорционально к -2 . Вязкость растворов полимеров является, как правило, н адежной мерой геометрического размера полимерной цепи . На рис.1 4 показ аны результаты классических измерений для протонированного поливинил пиридина с бромид-ионами в качестве противоионов при различных концент рациях полимера и соли . Из этих данны х вытекают два следстви я . Во-первых, эффектом экранирования обладают как сам полиэлектро лит, так и противоионы . Для системы, св ободной от электролита, видно, что с увеличением концентрации полимера в язкость уменьшается . Во-вторых, после введения в систему определенного количества соли вязкость изменяется очень незначительно . Это согласуетс я с уравнением, из которого вытекает, что величина изменяется с концентр ацией по закону с~ 1/5 . Зависимость приведенной вязкости поливинилпиридина от концентрации полимера в растворах разного состава : 1 - в воде ; 2 - в 0 .0 01 M KBr ; 3 - в 0 .0 335 M KBr .
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
В многопрофильной больнице хирург говорит психотерапевту:
- У меня сегодня на приёме был интересный пациент. Он утверждает, что проглотил сотовый телефон.
- Это ерунда, рядовой случай. Направь его ко мне. Один сеанс гипноза, и он забудет об этом.
- Сегодня нельзя, только завтра.
- Почему?
- Вечером ему должны позвонить по важному делу...
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по химии "Водорастворимые полимеры", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru