Бағдарламасы студенттері үшін шымкент, 2023 2
жүктеу/скачать 4,58 Mb. Pdf көрінісі
|
1o8jpdncqJpB9LArsctL2Ms8POaKSemXzuEP9c14
|
3. Гельдер. Полимерлік гельдер деп макромолекулалардың өзара байланысынан түзілген, үш өлшемді аса бағалы қасиеттерге ие жоғары молекулалық қосылыстарды айтады. Ерітіндіден айырмашылығы гель ақпайды, себебі молекулалар арасында кеңістік құрылымдар немесе кеңістік торлар пайда болады. Кеңістік торының табиғатына байланысты гельдерді екі топқа бөледі. Бірінші текті гельдерде торланған қаңқа химиялық байланыс арқылы түзіледі. Торланған полимер ісінгенде тізбек бөліктері жазылады. Бұл эффект өзінің максимал мәніне ісіну процесі тепе-теңдікке келгенде жетеді. Гельдердің бұл өкілдеріне резеңкелердің және ионалмастырғыштардың ісінуі жатады. Торланған қаңқасы әлсіз молекулааралық байланыстармен (Ван-дер-Ваальс куштері немесе сутектік байланыстармен) түзілген гельдерді екінші топқа жатқызады. Олардың бұл тобы температураны өзгерткенде немесе жүйеге тұндырғыш қосқанда екі фазаға бөлінеді. Гельдердің физика-химиялық қасиеттері олардың табиғатына байланысты, мысалы, бірінші топ гельдерінің қайтымды деформациясы жүздеген пайызға жетеді және энтропиялық табиғаты бар, яғни оның өзгеруі тізбек бөлігінің конформациясының өзгеруіне байланысты. Гельдердің екінші тобына қайтымды деформация мәні аздау (50-100%), және оның табиғаты энергетикалық болып келеді. Егер гельдерге көп күш жұмсала және ол үшін ұзақ әсер етсе, онда олардың екі тобы да қайтымсыз деформацияға ұшырайды, яғни аққыштық күйге көшеді. Гельдердің бірінші тобы қайтымсыз деформацияға ұшырағанда химиялық байланыстардың үзіліп, рекомбинацияланудың нәтижесінде жаңа байланыстар түзіледі. Бұл процесті химиялық аққыштық дейді. Температураның өзгеруіне байланысты гельдер қайтымды және қайтымсыз болып бөлінеді. Гельдердің екі тобының оптикалық қасиеттері де әр түрлі. Біріншісі – мөлдір, екіншісі бұлдыр және жарық шашыратқыш болып келеді. Гельдердің құндылығы оларға тән ерекше екі қасиетіне байланысты: 197 1. Гельдер еріткіштердің шамадан тыс мөлшерін сіңіре алады, яғни суперабсорбциялық қасиет бар. 2. Гельдер қоршаған орта жағдайының (температура, рН, иондық күш, электр өрісі, еріткіштің табиғаты және т.б.) әсерінен өзінің көлемін ондаған, жүздеген есе қайтымды қзгерте (ісіну-жиытылу, коллапс-деколлапс) алады. Макромолекулалардың ұзындығы өте үлкен болғандықтан гельдер созылғыштық қасиеті дамыған полимерлік торларды құрады. Гельдердің басты ерекшелігі еріткіштердің шамадан тыс мөлшерін сіңіре алатындығын айттық. Еріткіштің қызметін көбінесе су атқарады, ал суда ісінетін гельдер-гидрогельдер деп аталады. Гельдердің осылайша суда қатты ісіну қабілеті олардың құрылымында ионогенді (және т.б.) және полюсті (т.б.) гидрофильді функционалдық топтардың болуына байланысты. Демек, гельдердің ерекше ісіну негізінен екі қозғаушы күштерге байланысты: 1. Электростатикалық фактор. Ионогенді топтардың суда диссоциациялануынан пайда болған, полимерлік тізбекпен суда байланысқан аттас зарядтар бір-бірінен тебіліп, макромолекуланың жазылуын, осыған сәйкес «полиэлектролиттік ісінуді» тудырады. 2. Осмос қысымы. Ионогенді топтардың иондануы нәтижесінде түзілген қарсы иондар полимерлік торды іштен кернеп, гель фазасындағы осмос қысымын қатты өсірді. Осының нәтижесінде полимерлік тордың қабырғасына іштен қысым түсіп, гель ісінеді. Ісінудің негізгі қорғаушы күші полиэлектролиттің сумен араласып иондалуына байланысты болғандықтан гельдңғ ісіну қабілеті иондану дәрежесіне, функционалдық топтың полюстілігіне, яғни полиэлектролиттің күшіне тәуелді. Ісінуге қарама-қарсы құбылыс – гельдердің жиырылуы (коллапс). Коллапсты тудыру үшін гельді ісіндіретін электростатикалық және осмос қысымының күштеріне төтеп беріп, қарсы тұра алатын, гельдің жеке бөліктері арасындағы тартылыс күштері қажет. Тартылыс күштері төтеп беріп, қарсы тұра алатын, гельдің жеке бөліктері арасындағы тартылыс күштері қажет. Тартылыс күштердің артуына әр түрлі факторлар ықпал етеді: температура, ортаның рН-ны, термодинамикалық нашар еріткіш, жарық, электр өрісі, сызықтық полимер, биологиялық активті заттар және т.б. Гельдің жиырылуы қайтымды. Бұл құбылыс сызықтық полимерлерде кездесетін «шумақ-глобула» конформациялық ауысумен түсіндіріледі. Гельдер алу үшін ионогенді топтары бар мономерлер қолданылады: акрил қышқылы, метакрил қышқылы, малеин қышқылы, стиролсульфонат, сульфооксиэтилметакрилат, винилпиридин, акриламид, аминоэтилметакрилат, N,N- диметиламиноэтилметакрилат және т.б. Гельдердің табиғатта және адамзат тіршілігінің әр түрлі салаларында маңызы өте зор. Қолданылу ауқымы өте кең, атап айтсақ, ауыл шарушылығы (ылғал ұстау және топырақтарда құрылымы түзілу), мұндай өндірісі, медицина (таңғыш материалдар, дәрілік заттар), электроника (дисплейлер, сенсорлар, датчиктер) және т.б. жүктеу/скачать 4,58 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|