محلول پلیمرها ١٣٣ محلول هاي پلیمري محلول هاي پلیمري به دلایل گوناگون مانند اندازه گیري وزن مولکولی و ابعاد زنجیر و کاربردهاي بسیار متنوع مهندسی از اهمیت زیادي برخوردارند. کاربردهایی مانند تثبیت گرانروي روغن موتور کاهش Drag و هزینه پمپاژ انواع رنگ و چسب و غیره نیازمند داشتن دانش مناسب در زمینه محلول هاي پلیمري است. Drag reduction by polymeric additives 134 هر پلیمر تنها در معدودي از حلال ها حل می شود. انتخاب حلال ١
پارامتر حلالیت parameter) (Solubility یکی از ساده ترین عبارات در علم شیمی انحلال دو ماده مشابه در یکدیگر است. پارامتر حلالیت (δ) معیاري مناسب براي بررسی حلالیت یک پلیمر در حلالهاي گوناگون است: 1 E 2 V انرژي تبخیر بر واحد حجم یا چگالی انرژي هم چسبی نامیده می شود. E V δ: 135 پارامتر حلالیت 136 ٢
ترمودینامیک اختلاط انحلال پذیري هنگامی صورت می گیرد که انرژي آزاد اختلاط m ΔG منفی باشد. این مقدار طبق معادله گیبس با آنتالپی اختلاط ΔH m و آنتروپی اختلاط ΔS m در ارتباط است: ΔG m = ΔH m TΔS m براي محاسبه آنتروپی اختلاط ΔS m از تي وري شبکه استفاده می شود. Ω تعداد کل راه هاي آرایش N 2 مولکول حل شونده بر روي یک شبکه حاوي N 0 N= 1 N+ 2 خانه است. 137 ترمودینامیک اختلاط 138 ٣
ترمودینامیک اختلاط 139 χ 12 ترمودینامیک اختلاط (نظریه فلوري هاگینز) در نظریه فلوري هاگینز مقدار گرماي اختلاط ΔH m با فلوري هاگینز) نشان داده می شود. (پارامتر برهم کنش H m KT 12 N 1 2 ΔG m = ΔH m TΔS m معادله فلوري هاگینز :(Flory-Huggins) 140 ۴
پارامتر برهم کنش فلوري هاگینز (χ) χ 1 اگر در پلیمر خطی و بی نظم مقدار χ 1 کمتر از 0/5 باشد پلیمر حل می شود. در برابر 0/5 شرایط تتا حاکم است. 141 امتزاج پذیري و جدایی فازي ناسازگار :A کاملا امتزاج پذیر :B تا حدي امتزاج پذیر :C معادله فلوري هاگینز: 142 ۵
جدایی فازي 143 جدایی فازي تجزیه اسپینودال Spinodal decomposition هسته گذاري و رشد Nucleation & Growth 144 ۶
روشهاي تعیین وزن مولکولی پلیمرها آنالیز گروههاي انتهایی خواص اي تلافی کاهش فشار بخار افزایش دماي جوش فشار اسمزي پخش نور گرانروي ذاتی کروماتوگرافی ژل تراوایی (GPC) 145 اسمومتري 146 ٧
گرانروي ذاتی viscosity) (Intrinsic 147 کروماتوگرافی ژل تراوایی (GPC) Detector response Baseline Elution volume (V r ) (counts) 148 ٨
بلورینگی و دماي ذوب ١۴٩ ١۵٠ ٩
١۵١ ١۵٢ ١٠
Atomic arrangement in polymer crystals is more complex than in metals or ceramics (unit cells are typically large and complex). بلورینگی Polymer molecules are often partially crystalline (semicrystalline), with crystalline regions dispersed within amorphous material. ١۵٣ 154 More crystallinity: higher density more strength higher resistance to dissolution and softening by heating ١١
155 بلورینگی Early models of chain folding in single crystals were highly controversial. The currently accepted model is intermediate between the adjacent reentry and switchboard models. 156 ١٢
عوامل موثر بر میزان بلورینگی Degree of crystallinity is determined by: Rate of cooling during solidification: time is necessary for chains to move and align into a crystal structure. Mer complexity: crystallization less likely in complex structures, simple polymers, such as polyethylene, crystallize relatively easily. Isomerism: isotactic, syndiotactic polymers crystallize relatively easily - geometrical regularity allows chains to fit together. 157 Thin crystalline platelets grown from solution بلورینگی 158 ١٣
بلورینگی Spherulites Photomicrograph of spherulite structure of polyethylene 159 X-ray diffraction 160 ١۴
161 Differential scanning calorimetry (DSC) 162 ١۵
Typical DSC curve for polymers 163 ١۶