2. Влияние физических факторов на газопроницаемость полимера

Структура и физическое состояние полимера

Механизм диффузии газа в полимере заключается в перемещении молекул газа отдельными импульсами через «дырки» – временно существующие неплотности в структуре полимера вследствие тепловых флуктуаций плотности.

Газопроницаемость зависит от гибкости полимерных цепей, плотности их упаковки и фазового состояния полимера. Наибольшей проницаемостью обладают аморфные полимеры с гибкими цепями, гораздо меньшей – кристаллические полимеры. Это объясняется тем, что чем больше гибкость цепи, тем больше возможность обмена местами молекул газа и сегментов полимера. Плотность упаковки макромолекул также влияет на газопроницаемость, так как при рыхлой упаковке в полимере образуются поры, способствующие газопроницаемости. Плотная упаковка препятствует газопроницаемости. Таким образом, по мере уменьшения гибкости цепи и увеличения плотности упаковки газопроницаемость закономерно уменьшается.

Природа газа

Проницаемость полимеров по отношению к данному газу определяется его коэффициентом проницаемости .

Температура и давление

Так как коэффициент диффузии D зависит от температуры, газопроницаемость полимеров с увеличением температуры увеличивается. Коэффициент диффузии имеет экспоненциальную зависимость от температуры:

,

где А – предэкспонента, линейно зависящая от температуры; – энергия активации диффузии.

Коэффициент проницаемости также можно выразить как

.

Влияние давления на газопроницаемость видно из уравнения (17): чем больше градиент давления , тем больше количество газа, прошедшего через пленку, т.е. газопроницаемость.

3. Паропроницаемость

При соприкосновении полимера с парами жидкостей определяющим фактором является сорбция, т.е. объемное поглощение паров полимерами.

По характеру взаимодействия с полимером жидкости и пары можно разделить на инертные (не взаимодействующие с полимером) и неинертные.

Общие закономерности сорбции неинертных паров:

- сорбция сопровождается набуханием полимера и протекает во времени, причем сорбционное равновесие устанавливается очень медленно;

- полярные полимеры хорошо сорбируют пары полярных жидкостей, неполярные – неполярных;

- сорбционная способность определяется гибкостью цепей и плотностью их упаковки: наибольшей сорбционной способностью обладают полимеры с гибкими цепями, наименьшей – кристаллические и плотно упакованные стеклообразные полимеры; при одинаковой гибкости цепей и плотности упаковки разные полимеры обладают одинаковой сорбционной способностью;

- увеличение молекулярной массы повышает сорбционную способность полимеров, если при этом одновременно возрастает рыхлость упаковки цепей;

- увеличение частоты поперечных сшивок в пространственных полимерах понижает сорбционную способность.

При сорбции полимерами инертных паров коэффициент сорбции невелик, и паропроницаемость подчиняется той же закономерности, что и газопроницаемость; по сорбции инертных паров оценивают величину пористости полимеров.

2. Электрические свойства полимеров

1. Классификация полимеров по электропроводности

По величине удельного электрического сопротивления и областям применения различают пять групп полимеров:

1. диэлектрики ( = 10¹⁸-10⁸ );

2. полупроводники ( = 10⁸-10⁴ );

3. слабые проводники ( = 10⁴-10 ), применяемые для снятия электростатических зарядов (антистатики);

4. высокопроводящие ( = 10-10^-2 ), применяемые для изготовления эластичных электродов, нагревательных элементов и др.;

5. сверхпроводники ( = 10^-2-10^-4 ), применяемые для изготовления печатных электрических схем, волноводов, радиодеталей.