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
Обойти Антиплагиат
Повысьте уникальность файла до 80-100% здесь.
Промокод referatbank - cкидка 20%!
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
Все люди актеры, за исключением, пожалуй, некоторых актеров.
Саша Гитри.
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 - 2017
Рейтинг@Mail.ru