"полимерлар кимёсига" кириш

Polimer eritmalari

Yuqorimolekulyar birikmalar quyimolekulyar birikmalarda erish qobiliyatiga ega. Hosil bo`lgan eritmalar molekulyar-kinetik xossalari bo`yicha (osmotik bosimning juda pastligi, diffuziya harakatining kichikligi, yarim
70

o`tkazgich membranalardan makromolekulaning o`ta olmasligi) kolloid eritmalarni eslatadi. Bunday o`xshashlikning sababi shundan iboratki, ikki xil eritmadagi zarrachalarning o`lchami bir-biriga yaqin bo`lib, oddiy molekulalarda buning aksidir, lekin polimer eritmalari kolloid eritmalardan tubdan farq qiladi. Kolloid eritmalardagi harakatchan zarrachalar misella shaklida, ya'ni Van-der-Vaals kuchlari yordamida bog`langan molekulalar yig`indisi shaklida bo`ladi, polimerlarda esa harakatchan zarrachalar juda katta o`lchamga ega bo`lgan mustaqil molekulalardir. Shunday qilib, polimer eritmalari kolloid sistemalardan farq qiladi va oddiy eritmalarga o`xshab bir jinsli va termodinamik barqaror bo`lib, stabilizatorsiz ham turg`un bo`la oladilar, ya'ni polimerlar ma'lum sharoitda chin eritmalar hosil qiladilar.
Erish nima? Erish- bir komponentning ikkinchi komponentda tarqalishining xususiy holidir. Erish davrida hosil bo`ladigan chin eritmalar uchun quyidagilar xarakterlidir:

1. 
   komponentlar orasidagi moyillikning mavjudligi;
   
2. 
   erish jarayonining o`z-o`zicha borishi;
   
3. 
   vaqt o`tishi bilan eritma konsentrasiyasining o`zgarmasligi;
   
4. 
   bir jinslik;
   
5. 
   termodinamik barqarorlik va boshqalar.
   

3. 
   Polimerlarning bo`kishi va erishi
   

Yuqorimolekulyar birikmalar, xuddi quyi molekulyar moddalarga o`xshab, har qanday suyuqliklarda erimaydi. Ba'zi bir suyuqliklarda polimer o`z-o`zicha erisa, ba'zilarida umuman erimasligi mumkin. Masalan, polistirol benzolda o`z- o`zicha eriy oladi, lekin suvda erimaydi. Jelatina esa suvda yaxshi erib, spirtda erimaydi. Demak, birinchi ko`rsatilgan hollarda polimer va erituvchi orasida o`zaro moyillik kuzatiladi, boshqa hollarda esa moyillik kuzatilmaydi.
Yuqorimolekulyar birikmalarning erishi quyi molekulyar birikmalarning erishidan farq qiladi. Polimerlar erishdan oldin bo`kadi, ya'ni bo`kish erishning

71
birinchi bosqichidir. Bo`kish davrida yuqori molekulyar modda suyuqlikni yutadi og`irligi ortadi, yumshoq va cho`ziluvchan bo`lib qoladi. Hajmi hatto 10-15 marta ortadi.

Yuqorimolekulyar birikmalarning erish davrida erituvchi molekulalari dastlab polimer modda orasida tarqaladi natijada bo`kish jarayoni kuzatiladi. Erituvchi molekula asosan amorf polimerlarning makromolekulalari orasidagi g`ovaklarda joylashadi va asta-sekin makromolekulalarni bir-biridan ajrata boshlaydi. Vaqt o`tishi bilan makromolekulalar orasidagi bog`lanish susayadi va makromolekula asta-sekin erituvchi molekulalari orasida tarqaladi, natijada chin eritma hosil bo`ladi. Ko`rinib turibdiki, bo`kish erish oldidan bo`ladigan kinetik effektdir. Polimerlarni molekulyar massasi qanchalik katta bo`lsa, uning erishi va bo`kishi shunchalik qiyinlashadi va aksincha, qanchalik molekulyar massa kamaysa shunchalik polimerning erishi quyi molekulyar modlalarning erishiga o`xshab ketadi. Haqiqatdan ham, quyi molekulyar modda eriganida erigan moddaning molekulalari erituvchi molekulalari orasida tarqaladi, ya'ni bo`kish jarayoni kuzatilmaydi. Bo`kish chekli va cheksiz bo`ladi.
Cheksiz bo`kish. Yuqorida aytib o`tilganidek cheksiz bo`kish erishning birinchi bosqichi bo`ladi, so`ngra polimer zanjirlari bir-biridan ajraladi va quyi molekulyar erituvchi molekulalari bilan aralashadi. Polimerlarni erishining asosiy xususiyati shundan iboratki, erish davridagi aralashayotgan komponentlarning molekulalari katgaligi va harakatchanligi bo`yicha bir-biridan bir necha ming marotaba farq qiladi. Odatda quyi molekulyar erituvchining molekulalari juda harakatchan bo`ladi va polimerga erituvchi q¢shilganda suyuqlik molekulalari polimer orasiga kira boshlaydi va polimer zanjirlarini bir-biridan ajratadi, ya'ni bo`kish sodir bo`ladi; kam harakatchan bo`lgan makromolekulalarning quyi molekulyar suyuqlik fazasiga tarqalishi esa ma'lum vaqt talab qiladi. Demak, polimerning erish jarayonidan oldin doim bo`kish kuzatiladi.
Bo`kkan polimer, ya'ni quyi molekulyar suyuqlikning polimerdagi eritmasi, ma'lum vaqt toza suyuqlik bilan birgalikda mavjud bo`la oladi. So`ngra makromolekulalar bir-biridan ajrala boshlaydi va asta-sekin erituvchi molekulalari

72
orasiga tarqalib bir jinsli eritma hosil qiladi. Demak, cheksiz bo`kish ikki suyuqlikning ¢zaro aralashmasiga o`xshagan jarayondir. Uning o`ziga xos farqi komponentlardan birining zanjirsimonligi va bukiluvchanligidadir. Shuning uchun agar polimer molekulalari sferik tuzilishga ega bo`lsa, ular erish davrida bo`kmaydi. Masalan, molekulyar massasi 800000 bo`lgan glikogen molekulalari sferik tuzilishga ega bo`lganligi uchun erish davrida bo`kmaydi.

Chekli bo`kish. Bo`kish har doim ham erish bilan tugayvermaydi. Ko`pincha jarayon ma'lum bo`kish darajasiga yetishi bilan to`xtaydi. Buning sababi polimer bilan erituvchining chekli aralashishidir. Natijada jarayon oxirida sistemada ikkita faza hosil bo`ladi, yukorimolekulyar birikmaning erituvchidagi to`yingan eritmasi va erituvchining polimerdagi to`yingan eritmasi (iviq). Bunday chekli bo`kish doimo muvoznatda bo`ladi, ya'ni ma'lum darajagacha bo`kkan polimerning hajmi o`zgarmas bo`lib qoladi (agar sistemada kimyoviy o`zgarish bo`lmasa). Bo`kishning bunday turi suyuqliklarning chekli aralashishiga o`xshashdir. Chekli erish bilan boradigan bo`kishni polivinilxlorid-aseton va polixloropren-benzin va boshqa sistemalarda kuzatish mumkin.
Chiziqli va to`rsimon polimerlarning bo`kishi bir-biridan farq qiladi. Chiziqli polimerlar uchun bu jarayon ikki suyuqlikning chekli aralashishiga o`xshashdir: ma'lum sharoitda (ya'ni harorat yoki komponentlar konsentrasiyasining ma'lum qiymatida) chekli bo`kish cheksiz erishga o`tishi mumkin.
Chekli bo`kishning sababi quyidagicha: polimer zanjirlarining o`zaro ta'sirlanish energiyasi ularning erituvchi molekulalari bilan ta'sirlanish energiyasidan yuqoriroq bo`ladi, natijada zanjirlar bir-biridan to`liq ajralmaydi. Haroratning ortishi zanjir molekulalari orasidagi bog`larni uzadi va chekli bo`kishga o`tadi. Chekli bo`kishning yana bir sababi, polimer zanjirlarining choklanishidadir. Choklanish natijasida polimer to`rsimon moddaga aylanib qoladi va molekulalararo kimyoviy bog`lar polimer molekulalarining eritmasiga o`tishiga xalaqit qiladi. Misol tariqasida vulkanlangan kauchukning benzolda bo`kishini ko`rish mumkin.

73
Bo`kish jarayoni bo`kish darajasi - bilan tavsiflanadi:

m m₀ m
ѐки
V V₀ V
ѐки
V V₀


m
(4.1)

0 0 0
bu yerda: m_0, V₀- polimerning bo`kishgacha bo`lgan massasi va hajmi; m, V- polimerning bo`kkandan keyingi massasi va hajmi.
Bo`kish darajasi vaqt bilan o`zgaradi. Polimer b¢kishining kinetik egri chizig`i 13-rasmda keltirilgan. Egri chiziqning abssissa o`qiga parallel bo`lgan qismiga to`g`ri kelgan qismi maksimal yoki muvozanatli bo`kish darajasi <sub>макс</sub> deyiladi. <sub>макс</sub> qiymati polimerning bo`kishga bo`lgan qobiliyatini miqdoriy baholovchi o`lchov hisoblanadi. Bo`kishning vaqt bilan o`zgarishi quyidagi tenglama bilan ifodalanadi:

)

d _d (4.2)

bu yerda: d /d - bo`kish tezligi; К- bo`kish tezligi konstantasi; d - vaqtda yutilgan suyuqlik miqdori.

13-rasm. Choklangan polimerlarning kinetikasi.

4.