ADSORB1 (739212), страница 3
Текст из файла (страница 3)
С другой стороны, объемную дано граничных макромолекул можно представить как (1-f)c, где f - доля несвязанных макромолекул; с - общая объемная доля полимера в системе. Приравнивая отношение объема адсорбированного слоя вокруг частицы к ее объему и отношение общей объемной доли граничных макромолекул к объемной доле наполнителя в системе, можно написать:
Если взять экспериментальное значение для системы олигоэтиленгликольадипинат - азросил (1-f) 1 и с = 0,975, то r/r 0,8. Так как частицы аэросила имеют диаметр около 250 А, то дм данной системы толщина слоя равна 100 А. Аналогичные величины порядка 170 А получены для наполненных сажей линейных полиуретанов.
Итак, абсолютное значение теплоемкости полимерной фазы в наполненных системах ниже, чем в ненаполненных, что интерпретируется как следствие понижения химического потенциала макромолекул в граничных областях по сравнению с химическим потенциалом в объеме. Таким образом, термодинамические данные указывают на определенные структурные изменения в граничных слоях полимеров на твердой поверхности.
Как уже было сказано - толщина граничного стоя зависят от свойств твердой поверхности и характеристик полимерной фазы. Влияние химической природы полимера на изменение свойств граничных слоев очень существенно. Рассмотрим некоторые литературные данные, полученные при измерении теплоемкости (табл. 2). Как видно из табл. 2 при увеличении в полимерах содержания аэросила во всех случаях происходит более или менее резкое понижение величины скачка теплоемкости Ср при температуре стеклования. Это указывает на переход некоторой части макромолекул из объема в граничные слои вблизи твердой поверхности. В табл. 2 приведены значения доли полимера в граничном слое, найденной из зависимости, учитывающей величину скачка теплоемкости при стекловании для наполненного и ненаполненного образцов. Значение увеличивается с повышением содержания наполнителя в системе (хотя пропорциональности при этом не наблюдается), и величина стремится к некоторому пределу.
Таблица 2.
Параметры стеклования в наполненных полимерах
Содержание аэросила, вес.% | Тс, 0С | Ср, кал/моль | | Ес, кал/моль | с, см3/моль | h, кал/моль | Vh, см3/моль |
Полистирол | |||||||
0 | 95 | 6,25 | - | 7320 | 100,5 | 1230 | 16,9 |
1 | 95 | 5,60 | 0,105 | - | - | 1375 | 18,9 |
5 | 95 | 4,55 | 0,270 | - | - | 1705 | 23,5 |
10 | 95 | 3,10 | 0,505 | - | - | 160 | 29,7 |
15 | 95 | 3,00 | 0,520 | - | - | 2190 | 30,1 |
Полиметилметакрилат | |||||||
0 | 105 | 10,00 | - | 11380 | 85,9 | 1180 | 8,9 |
1 | 110 | 9,80 | 0,020 | - | - | 1215 | 9,2 |
5 | 118 | 9,00 | 0,100 | - | - | 1350 | 10,2 |
7 | 121 | 8,40 | 0,160 | - | - | 1455 | 11,0 |
10 | 123 | 8,10 | 0,190 | - | - | 1530 | 11,5 |
Полиуретаны | |||||||
0 | -34 | 19,60 | - | 16380 | 143,0 | 895 | 7,8 |
1 | -33 | 17,20 | 0,120 | - | - | 1020 | 8,9 |
5 | -32 | 15,80 | 0,195 | - | - | 1115 | 9,7 |
10 | -30 | 14,60 | 0,255 | - | - | 1170 | 10,2 |
20 | -30 | 14,20 | 0,275 | - | - | 1200 | 10,5 |
Полиметилсилоксан | |||||||
0 | -125 | 7,20 | - | 4985 | 65,0 | 695 | 9,0 |
10 | -124 | 6,50 | 0,095 | - | - | 755 | 9,8 |
30 | -123 | 5,82 | 0,190 | - | - | 805 | 10,5 |
50 | -123 | 5,33 | 0,260 | - | - | 845 | 10,9 |
Vc - мольный объем полимера при Тс.
С точки зрения теоретических представлений об адсорбции интересно отметить результаты, полученные при исследовании температур стеклования пластифицированных наполненных полимеров [19, 22]. Найдено, что при одном и том же содержании пластификатора более резко снижается температура стеклования наполненного полимера по сравнению с ненаполнным. При повышении содержания пластификатора выше определенного предела температура стеклования наполненных пленок становится ниже, чем ненаполненных. Эти данные указывают на конкуренцию за места на поверхности между полимером и пластификатором, а также на вытеснение полимера с поверхности молекулами пластификатора, что соответствует представлениям об адсорбции смесей полимеров. Отметим также, что в работах Ю. С. Липатова и Т. Э. Геллер [18,19] на примере исследования объемной релаксации в на