Термодинамическое поведение стеклообразных полимеров при взаимодействии с газами в области высоких давлений

• Автор: Скоробогатов, Александр Михайлович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Тверь
• Количество страниц: 110 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Введение

1.2 Основные сведения об адсорбции и абсорбции

1.3 Основные адсорбционные уравнения

1.4 Особенности и классификация полимерных сорбентов

1.5 Сорбционная деформация сорбентов

1.5.1 Теория адсорбционной деформации Бангама

1.5.2 Теория адсорбционной деформации Флада

1.5.3 Осмотическая теория сорбционной деформации
1.5.4 Теория сорбострикции Русанова
1.5.5 Термодинамическая модель адсорбционной деформации
Твардовского-Яковлева
1.6 Механизм сорбции низкомолекулярных веществ полимерами
1.7 Стеклообразные и высокоэластичные полимерные сорбенты
1.8 Постановка задач исследования
2. МОДЕЛИРОВАНИЕ СОРБЦИИ ГАЗОВ НА ПОЛИМЕРНЫХ
СОРБЕНТАХ
2.1 Моделирование равновесной сорбции углекислого газа на стеклообразных полимерных сорбентах
2.2 Моделирование сорбционной деформации стеклообразных полимерных сорбентов при взаимодействии с газами в области высоких
давлений

3. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ СТЕКЛООБРАЗНЫХ ПОЛИМЕРОВ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ С ГАЗАМИ В ОБЛАСТИ ВЫСОКИХ ДАВЛЕНИЙ
ЗЛ Термодинамическая модель деформационных процессов в полимерных сорбентах
3.2 Упрощенная термодинамическая модель деформационных процессов в полимерных сорбентах
3.3 Анализ уравнения состояния упруго деформирующихся сорбентов
4. ИЗМЕНЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ СТЕКЛОВАНИЯ СТЕКЛООБРАЗНЫХ ПОЛИМЕРОВ ПРИ СОРБЦИИ ГАЗОВ
4.1 Описание моделей изменения температуры стеклования стеклообразных полимеров
4.1.1 Объемная модель расстекловывания стеклообразных полимерных сорбентов
4.1.2 Энергетическая модель расстекловывания стеклообразных полимерных сорбентов
4.2 Анализ энергетической модели расстекловывания стеклообразных полимерных сорбентов
4.3 Результаты расчета изменения температуры стеклования полимера для систем полиметилметакрилат - диоксид углерода и поликарбонат - диоксид углерода
4.4 Развитие энергетической модели расстекловывания
стеклообразного полимерного сорбента
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность. Термодинамическое поведение стеклообразных полимеров в контакте с газами при повышенных давлениях получило значительное внимание в последние годы как важный фактор при рассмотрении процессов удаления низкомолекулярных соединений из полимеров, пропитки полимеров различными химическими веществами, в производстве полимерных пен, в разделении газовых смесей, используя полимерные мембраны. Многие из этих процессов используют в качестве проникающего газа — углекислый газ, который имеет высокую растворимость в стеклообразных полимерах даже при средних давлениях. Такая высокая растворимость может вызывать существенное набухание полимеров и значительное понижение температуры расстекловывания. Количественное описание сорбции, набухания и расстекловывания, следовательно, очень важно для моделирования подобных процессов и использования полимеров в этих специфических условиях.
Для определения критических параметров промышленного применения стеклообразных полимерных сорбентов необходимо использовать адекватную модель, учитывающую структуру полимерного сорбента и связывающую давление газовой фазы и температуру расстекловывания этого сорбента. К сожалению, в настоящее время исследователи ставят перед собой задачи моделирования сорбции газов на полимерных сорбентах [1, 2, 3] или задачи моделирования растворения полимеров низкомолекулярными веществами [4, 5] в достаточно узких интервалах давления и температуры.
Практически отсутствуют комплексные модели, позволяющие определять границу, разделяющую области высокоэластичного и

После преобразований, с учетом того, что при х = О (т.е. сорбции а = 0 ) г/ и д°* будут равны нулю, было получено уравнение:
rj = //°х i(KVm ) + gRTx ln(x /(1 - х)) /(KVm ), (1.18)
где g - осмотический коэффициент.
Вопрос о правильности подходов, применяемых осмотической теорией сорбционной деформации, остается в настоящее время открытым и нуждается в дальнейшем рассмотрении.
1.5.4 Теория сорбострикции Русанова
Академик Русанов предложил феноменологическую теорию сорбострикции (изменения объема пористого тела в процессе сорбции), объясняющую механохимические явления в микропористых телах [82, 88]. В рамках теории объяснение наблюдаемого явления деформации основывалось на решении ряда задач: расчет тензора давления сорбата внутри поры как функции размера и формы пор, оценка роли поверхностного натяжения и кривизны стенок пор, расчет деформации пористого тела в рамках теории упругости. Автор отмечает, что изменение механического поверхностного натяжения твердого тела в ходе сорбции оценивалось по теории Эрикссона-Хэлси. При расчете деформации сорбента со сферическими и цилиндрическими порами использовались стандартные задачи теории упругости о полом шаре и трубе со стенками произвольной толщины.
Значительная роль в предлагаемой теории отводилась поверхностному натяжению. В работе [88] показано, что его роль сводится, во-первых, к исходной деформации сжатия сорбента в вакууме, и, во-вторых, к