![]() Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву ![]() Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
и параметр растворимости Гильдебранда ⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 3
Для предсказания растворимости полимера в различных органических растворителях, а также для предварительной оценки совместимости полимеров друг с другом или с пластификатором часто используют такую характеристику как параметр растворимости (d). Эта характеристика введена Гильдебрандом для описания растворов неэлектролитов. Параметр растворимости Гильдебранда определяется из соотношения:
где D E 0 = DH 0 – RT; DH 0 – скрытая теплота испарения жидкости; R - универсальная газовая постоянная; T – абсолютная температура; V – мольный объем жидкости. Квадрат растворимости представляет собой плотность энергии когезии жидкости, т.е. величину энергии когезии, деленную на мольный объем:
Эти представления распространены и на полимеры, причем оценки приводятся на повторяющееся звено. Трудность здесь заключается в том, что экспериментально величину d можно определить только для низкомолекулярных жидкостей, испаряющихся без разложения. Для полимеров, которые нельзя испарить без разложения, значения d определяются косвенными методами или расчетным путем по инкрементам энергии для отдельных атомов или групп атомов. Учет характера упаковки молекул в жидкостях и полимерах приводит к следующему уравнению для расчета плотности энергии когезии:
где DE* = k×DE 0 – энергия когезии жидкости или повторяющегося звена полимера, уменьшенная во столько раз, во сколько Ван-дер-ваальсовый объем молекулы (или звена) меньше мольного объема; k – коэффициент молекулярной упаковки жидкости или полимера. Величина DE* является аддитивной и представляется виде Критерий растворимости Проблема предсказания растворимости полимеров является актуальной в течение многих лет. Один из способов предварительной оценки растворимости полимера является сопоставление величин параметров растворимости Гильдебранда для полимера d п и растворителя d р. При этом считается, что если соблюдается условие d п » d р, то можно ожидать растворения полимера в данном растворителе. Опыт показывает, однако, что с помощью такого сопоставления можно лишь уверено «отбросить» те растворители, в которых растворение данного полимера происходить не будет. Это системы, для которых d п >> d р или d п >> d р. С помощью такой оценки удается значительно сузить круг подлежащих проверке растворителей, в которых полимер может растворяться. Оценки и опыт показывает, что, например, из 160 растворителей можно таким способом сразу же для каждого полимера исключить из рассмотрения 120-130 органических жидкостей, как явно не пригодных для растворения. В оставшихся растворителях, подчиняющихся условию d п » d р, примерно в половине из них полимер будет растворим. Следовательно, соблюдение условия d п » d р не может дать гарантию растворимости полимера. Желательно иметь более точный способ предварительной оценки растворимости полимера по отношению к тем растворителям, для которых соблюдается условие d п » d р. Например, в работе [2] описывается еще один критерий, который обладает достаточно высокой предсказательной силой. Условие предсказания растворимости полимера учитывает не только химическое строение, но и конкретную надмолекулярную структуру полимера:
где
Здесь V р и V п – соответственно мольные объемы растворителя и полимера (в расчете на 1 звено). Заметим, что значение F порядка единицы. Выражение (25) применяется в случае, когда полимер не набухает. В противном случае выражение (25) принимает вид:
Из выражения (27) следует, что существует величина
Теплоемкость
Под теплоемкостью подразумевается количество тепла, которое нужно затратить на нагревание тела на 1°С. Различают молярную теплоемкость, если речь идет о моле вещества, и удельную, если говорят об 1 г вещества. Теплоемкость при постоянном давлении Ср равняется скорости изменения энтальпии с ростом температуры, а теплоемкость при постоянном объеме СV – скорости изменения внутренней энергии с ростом температуры. В довольно широком интервале температур теплоемкость увеличивается линейно с ростом температуры, причем температурный коэффициент роста теплоемкости для твердых полимеров имеет среднюю величину 3×10-3. При фазовом или физическом переходе полимера теплоемкость меняется скачком. Зависимость теплоемкости от строения повторяющегося звена полимера выглядит как:
и
где Величины ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, используя метод инкрементов Аскадского можно рассчитать следующие физико-химические характеристики полимеров: температуры стеклования, плавления и деструкции, показатель преломления, коэффициент оптической чувствительности по напряжению, диэлектрическая проницаемость, плотность полимера при комнатной температуре, плотность энергии когезии и параметр растворимости Гильдебранда, теплоемкость. В действительности же описанный выше метод уже успешно применен для написания ряда компьютерных программ (CHEOPS Ô, Polymer Design Tool Ô), с помощью которых, основываясь на данные о строении повторяющегося звена полимера (сополимеров) можно рассчитать до 54 различных физико-химических характеристик, включая вышеперечисленные. Более того, с помощью программы CHEOPS Ô можно решать обратные задачи, т.е. по предполагаемым физико-химическим свойствам осуществлять компьютерный синтез полимеров. Подобнее об этом можно узнать в работах [2, 4]. ЗАДАНИЕ ДЛЯ КУРСОВОЙ РАБОТЫ
Студент получает номер задания и из приложения 8 «выбирает» полимер и атом или группу атомов для молекулярного дизайна. Курсовая работа должна состоять минимум из пяти частей. Впервой части следует описать выбранный полимер: вид повторяющегося звена, промышленное получение, применение и свойства. Во второй части необходимо рассчитать геометрические характеристики молекулярной цепи исходного полимера, основываясь на знаниях, полученных в ходе посещения лекционных занятий по дисциплине «Физико-химические основы полимерных материалов». Т.е. в данной части приводится расчет контурной длины полимера (L), среднеквадратичного радиуса клубка макромолекулы (R 2), объема гауссова клубка (V), критической концентрации (C*), радиуса полимерного клубка (r), плотности полимера (d) и момента инерции (I). В третьей части работы необходимо привести расчет по методу Аскадского вышеописанных физико-химических свойств выбранного полимера, включая выбор растворителя по критериям растворимости. Четвертая часть курсового проекта должна быть посвящена молекулярному дизайну. Посредством замещения атома водорода в повторяющемся звене полимера, «синтезируется» новый полимер, после чего рассчитываются его физико-химические свойства. Рекомендуется для наглядности произвести замещение не менее пяти атомов водорода и проследить, как меняются основные физико-химические свойства «синтезированных» полимеров при последовательном замещении. Необходимо проиллюстрировать свои наблюдения с помощью таблиц и соответствующих графиков. И, наконец, пятая часть работы отведена под выводы: здесь основываясь на знаниях о строении вещества и полученных результатов расчетов, предположить вероятность существования смоделированных полимеров. В конце работы необходимо привести список литературы.
Рекомендуется все необходимые расчеты проводить с использованием приложения Microsoft Office Excel. Защита курсовой работы должна сопровождаться демонстрационным материалом. При этом рекомендуется использовать приложение Microsoft Office Power Point. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ Основная 1. Аскадский А.А. Химическое строение и физические свойства полимеров / А.А. Аскадский, Ю.И. Матвеев – М: Химия, 1983, – 248 с. 2. Аскадский А.А. Компьютерное материаловедение полимеров. Т.1. Атомно-молекулярный уровень / А.А. Аскадский, В.И. Кондращенко – М: Научный мир, 1999, – 543 с. Дополнительная 3. Аскадский А.А. Лекции по физикохимии полимеров / А.А. Аскадский, – М.: Физический факультет МГУ, 2001, – 223 с. 4. Askadskii A.A. Computational Materials Science of Polymers / A.A. Askadskii, – Cambridge, Cambridge International Science Publishing, 2003. 5. Шур А.М. Высокомолекулярные соединения / А.М. Шур. – М.: Высш.шк., 1981, – 657 с.
ПРИЛОЖЕНИЯ Приложение 1 Значения Ван-дер-ваальсовых объемов некоторых атомов [1, 2], Ǻ3 * – индекс i -го Ван-дер-ваальсового объема данного атома соответствует номеру индекса в работе [2].
Приложение 2
Значения инкрементов ai, bi, ai и bi для различных атомов и типов межмолекулярного взаимодействия для расчета температуры стеклования
1 – Когда число (n) ─CH2─ групп, приходящих на одну ─NHCO─ группу, n > 5, вводятся дополнительные инкременты b CH2 = -23,00 в количестве m ×(n - 5), где m – количество ─NHCO─ групп входящих в повторяющееся звено. 2 – Если n > 6, то b CH2 = -23,00, в количестве (n - 6). Более подробно в работе [2]. Приложение 3.1
Значение параметров δi и γi различных атомов и типов межмолекулярного взаимодействия для расчета температуры плавления по формуле (8)
1 – более подробно изложено в работе [2]. Приложение 3.2
Значения Ki, D 0, i и Δ D 0, I для атомов водорода и кислорода для расчета температуры плавления по формуле (9)
Приложение 4 Условные обозначения и численные значения констант для расчета температуры деструкции
Приложение 5.1
Атомные рефракции ряда атомов в органических соединениях по Эйзенлору для расчета коэффициента преломления
1 – а также в a-оксидах, причем на трехчленный оксидный цикл никакого инкремента не вводится; 2 – значения атомной рефракции азота в нитрилах включают инкременты для тройной связи углерод-азот.
Приложение 5.2 Величины D Ri для расчета поляризуемости P.
Приложение 6
Величины Ci и d Ci характеризующие вклады каждого атома и типа межмолекулярного взаимодействия в коэффициент оптической чувствительности по напряжению
1 – коэффициент Cd используется для каждой полярной группы любой химической природы; если две одинаковые группы находятся у одного и того же атома, то нужно вводить один коэффициент Cd. Для фенильной группы Cd = -2,15×10-3. 2 – Коэффициент C п вводится в случае пара-замещения ароматических ядер, при чем количество вводимых коэффициентов равно количеству ароматических ядер, замещенных в пара-положении. Приложение 7 Величины
Приложение 8 Индивидуальное задание студентам для выполнения курсовой работы
Составители: БОРИСЕВИЧ София Станиславовна, ЯНБОРИСОВ Валерий Марсович
РАСЧЕТ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине «Физико-химические основы технологии полимерных материалов»
Технический редактор: Р.С. Юмагулова
Подписано в печать 22.10.2007. Формат 60х84 1/16. Бумага газетная. Гарнитура «Таймс». Усл. печ. л. 1,80. Уч.-изд. л. 2,25. Тираж 100 экз. Цена свободная. Заказ № 182.
Отпечатано с готовых авторских оригиналов на ризографе в издательском отделе Уфимской государственной академии экономики и сервиса 450078, г. Уфа, ул. Чернышевского, 145, к. 227; тел. (347) 278-69-85.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-08-26; просмотров: 898; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.119.111.9 (0.087 с.) |