Download (3484Kb) - REAL-d

Download (3484Kb) - REAL-d Download (3484Kb) - REAL-d

real.d.mtak.hu
from real.d.mtak.hu More from this publisher
07.06.2013 Views

mechanizmusa a relatív légnedvesség függvényében változik, így a polimerek nedvességfelvételének összetevői a következők: 1. A hidrofil csoportok által közvetlenül lekötött vízmolekulák, 2. A hidrofil csoportok által közvetetten lekötött vízmolekulák, 3. Az anyag finomszerkezeti üregeibe, illetve pórusaiba kapilláris vízfelvétellel bejutó víz. A lineáris higroszkópos polimereknél a vízfelvétel mértéke annál nagyobb, minél nagyobb az amorf részarány és minél kisebb az amorf orientáció. Rendezetlenebb amorf részek mikro-üregei nagyobbak, és ez elősegíti a vízmolekulák behatolását, diffúzióját. A polimer anyagok nedvességfelvétele és –leadása a relatív nedvesség függvényében hiszterézist mutat [61-63]. 1.4.1. A polimerek nedvszívó képességét befolyásoló tényezők A nedvszívó képesség a polimer polárisságának a mértékétől függ. Apoláris polimerekben a vízmolekulák diffúziója nem jön létre, ezek a polimerek nem képesek vizet megkötni. Az erősen poláris polimerek nagy nedvességfelvevő és áteresztő képességgel rendelkeznek. Azonosan poláris polimerek esetén a nedvszívó képesség csökken, ha a molekulatömeg nő, a molekulák merevsége nő, a kristályos részarány nő, valamint az amorf orientáció nő. A polimer anyagok vízfelvételét a hőmérséklet is befolyásolja. A nagy nedvességtartalmat és a magas hőmérsékletek tartományát nem tekintve, a hőmérséklet növekedésével a vízfelvétel csökken. A jelenség magyarázata, hogy az abszorpció exoterm folyamat. 1.5. Szorpciós izotermák elemzése A különböző polimereken történő vízfelvétel izotermája szigmoid alakú; egy kezdeti konvex szakaszból, majd inflexiós, valamint egy befejező konkáv részből áll. Az abszorpció két fő mechanizmusra osztható, attól függően, hogy az izoterma inflexiós pontja előtti vagy utáni szakaszán játszódik le. Az inflexiós pont előtti szakaszon a polimer üvegszerű állapotban van, a víz-polimer interakció a meghatározó, a víz cluster-képzése nem figyelhető meg. Az inflexiós pont utáni szakaszon a polimer kaucsuk-rugalmas állapotba megy át, elindul a cluster-képzés, az elasztikus deformáció növekedik, a szorpció mechanizmusa közelíti a Flory-Huggins modelt [64-66]. Created with novaPDF Printer (www.novaPDF.com). Please register to remove this message. 12

A teljes szorpciós folyamat tehát két különböző részre bontható: 1. a vízmolekulák abszorpciója a hidrofil csoportokon 2. a víz beoldódása a polimer mátrixba. Mivel a víz abszorpciója a hidrofil csoportokon főleg H-hidas kötésekkel vagy gyenge elektrosztatikus interakciókkal megy végbe, az abszorpció folyamata a Langmuir-izotermával jól jellemezhető: ahol a a víz aktivitása, v i w w C ba H p ( 1 ba) w CH ba p 1 ( 1 ba) 13 , (5) i vw a poláris csoportokhoz kötött víz térfogattörtje, w és p a víz és a polimer tömegsűrűsége, CH a polimer láncon levő poláris kötőhelyek száma, b a víz és a polimer poláris csoportjai közötti vonzási koefficiens. írható le: Másrészt a víz beoldódása a polimer mátrixba a Flory-Huggins izotermával a 2 s ( v p v p ) v , (6) we S vw a polimer mátrixba szolubilizált víz térfogattörtje, vp a polimer térfogattörtje. Az összes víz térfogattörtje megadható, mint a polimerben jelenlevő kétféle vízpopuláció összege: v v v . (7) w i w Az (5), (6) és (7) egyenletek együttes megoldása alkalmazható a legtöbb biopolimer szorpciós izotermáinak leírására [67]. Created with novaPDF Printer (www.novaPDF.com). Please register to remove this message. s w

A teljes szorpciós folyamat tehát két különböző részre bontható:<br />

1. a vízmolekulák abszorpciója a hidrofil csoportokon<br />

2. a víz beoldódása a polimer mátrixba.<br />

Mivel a víz abszorpciója a hidrofil csoportokon főleg H-hidas kötésekkel vagy<br />

gyenge elektrosztatikus interakciókkal megy végbe, az abszorpció folyamata a<br />

Langmuir-izotermával jól jellemezhető:<br />

ahol a a víz aktivitása,<br />

v<br />

i<br />

w<br />

<br />

<br />

w C<br />

ba<br />

H<br />

p <br />

( 1<br />

ba)<br />

<br />

<br />

<br />

w CH<br />

ba<br />

<br />

p<br />

1<br />

<br />

( 1<br />

ba)<br />

13<br />

, (5)<br />

i<br />

vw a poláris csoportokhoz kötött víz térfogattörtje, w és p a víz<br />

és a polimer tömegsűrűsége, CH a polimer láncon levő poláris kötőhelyek száma, b a víz<br />

és a polimer poláris csoportjai közötti vonzási koefficiens.<br />

írható le:<br />

Másrészt a víz beoldódása a polimer mátrixba a Flory-Huggins izotermával<br />

a<br />

2<br />

s ( v p v<br />

p )<br />

v , (6)<br />

we<br />

S<br />

vw a polimer mátrixba szolubilizált víz térfogattörtje, vp a polimer térfogattörtje. Az<br />

összes víz térfogattörtje megadható, mint a polimerben jelenlevő kétféle vízpopuláció<br />

összege:<br />

v v v . (7)<br />

w<br />

i<br />

w<br />

Az (5), (6) és (7) egyenletek együttes megoldása alkalmazható a legtöbb biopolimer<br />

szorpciós izotermáinak leírására [67].<br />

Created with novaPDF Printer (www.novaPDF.com). Please register to remove this message.<br />

s<br />

w

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!