Растворение полимеров

Раствором называется система, состоящая минимум из двух компонентов, причем один из компонентов равномерно распределен в среде другого компонента. При взаимодействии полимера с низкомолекулярными жидкостями могут образовываться истинные растворы (частицы раздроблены до молекулярных размеров и между компонентами нет границы раздела фаз, обратимость), коллоидные системы (частицы раздроблены до коллоидных размеров и между компонентами есть граница раздела фаз, необратимость) и студни. Примером коллоидной системы может служить млечный сок каучуковых растений, который называют латексом.

Способность полимеров растворяться или набухать обусловлена многими факторами:

• химической природой полимера и растворителя;
• молекулярной массой полимера;
• гибкостью цепи полимера;
• плотностью упаковки макромолекул;
• фазовым состоянием полимера;
• неоднородностью химического состава цепи; наличием и частотой пространственной сетки;
• температурой.

Важнейшей характеристикой многих полимерных материалов является их устойчивость к растворителям и агрессивным средам. По отношению к воде и водяным парам наиболее устойчивы полиэтилен, полипропилен, полибутадиен, полистирол, поливинилхлорид, политетрафторэтилен, поливинилидефторид, поли-3,3-бис(хлорметил)оксациклобутан (пентапласт). Особой стойкостью к агрессивным средам, включая концентрированные азотную и серную кислоты обладают поливинилхлорид, политетрафторэтилен, поливинилидефторид, поли-3,3-бис(хлорметил)оксациклобутан. Например, пентапласт может быть растворен только в кипящем циклогексаноне.

Пластификация

Часто в технологических целях предпочтительно понизить значения характерных температур полимера: температуры стеклования (например, для понижения температуры хрупкости подошв обуви), температуры течения или температуры плавления. С этой целью в полимер вводят пластификатор - растворитель, обладающий малой летучестью. На рис. 5.9. показано, что введение пластификатора значительно снижает температуры стеклования и текучести полимера. Разность Т_т - Т_с практически не меняется в диапазоне концентраций 20 ÷ 30 %.

Иногда для пластификации полимеров применяют вещества ограниченно совместимые с полимером. На рис. 5.10 представлена зависимость температуры стеклования нитрата целлюлозы от содержания касторового масла. Видно, что введение очень малых концентраций пластификатора в этом случае резко снижает температуру стеклования, но до определенного предела - предела совместимости. Механизм действия пластификатора в этом случае заключается в том, что его молекулы располагаются не среди молекул полимера, а на поверхности надмолекулярных структурных образований в полимере, создавая поверхностную «смазку» и увеличивая тем самым их подвижность.