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: 2007
• 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
ТвардовскогоЯковлева
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.
3.1 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 полиметил метакрилат диоксид углерода и поликарбонат диоксид углерода
4.4 Развитие энергетической модели расстекловывания
стеклообразного полимерного сорбента.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


На основе известных экспериментальных данных проводится анализ и определяются общие закономерности сорбции низкомолекулярных газов полимерными сорбентами при высоких давлениях. Рассматриваются причины и выявляются характерные особенности деформации полимерного сорбента при сорбции. Анализируются основные положения существующих теорий сорбционной деформации. Во второй главе, используя метод феноменологической термодинамики 6,7, предложены модели сорбции низкомолекулярных сорбтивов стеклообразными полимерными сорбентами и сорбционной деформации последних. В третьей главе разработан подход к определению изменения основных термодинамических характеристик полимерного сорбента при сорбции газов. В четвертой главе предложена модель процесса расстекловывания полимерного сорбента, находящегося в контакте с газом при высоких давлениях, и алгоритм построения границы раздела стеклообразного и высокоэластичного состояния полимера. Апробация предложенных моделей проводилась для систем полиметилметакрилат двуокись углерода и поликарбонат двуокись углерода. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения и списка литературы. Содержит 0 страниц машинописного текста, рисунков, 1 таблицу. В списке использованной литературы 3 наименований. Основные результаты, полученные в ходе диссертационного исследования, приведены в заключении. Основное содержание диссертации изложено в восьми статьях, одна из них в журнале перечня ВАК. Адсорбция газов и жидкостей, капиллярные явления и свойства границ раздела фаз вызывают всевозрастающий интерес. Это объясняется не только широким распространением поверхностных явлений в природе, но и той большой ролыо, которую они играют в различных технологических процессах. В результате попыток осмыслить огромный накопленный экспериментальный материал появилось множество теоретических концепций и подходов, в разной мере последовательных и строгих. Критический анализ существующих теорий физической адсорбции и, в особенности, изложение такого варианта термодинамической теории, который был бы, с одной стороны, логически последовательным и вытекающим из общей термодинамики, и, с другой стороны, непосредственно связанным с экспериментом, представляется достаточно современным. Термодинамическая теория поверхностных явлений в частности, адсорбции один из наиболее сложных разделов феноменологической термодинамики. Это объясняется рядом причин. Специфика явления адсорбции заключается в том, что оно находится на границе применимости макроскопической термодинамики, поскольку межфазный слой, где наблюдаются заметные отклонения от свойств граничащих объемных фаз, представляет собой полумикроскопическую систему. Его толщина обычно составляет всего несколько молекулярных диаметров. Кроме того, суммарное количество вещества, содержащееся в неоднородном слое, в большинстве случаев мало по сравнению с общим количеством вещества в системе, что затрудняет его точное экспериментальное определение. Следовательно, к изучению адсорбционных явлений и к термодинамике неоднородного граничного слоя должен быть особый подход, отличный от того, который принят в термодинамике объемных фаз. Такой подход, основанный на введении избыточных экстенсивных величин, был предложен Гиббсом, но в настоящее время нельзя сказать, чтобы термодинамическая теория поверхностных явлений особенно в той части, где устанавливается соответствие теоретических и экспериментально определяемых величин приобрела полную ясность. Кроме того, Гиббс рассмотрел подробно только адсорбцию на жидких поверхностях. При переходе к практически более важным случаям адсорбции газов и жидкостей на поверхности твердых адсорбентов возникают дополнительные трудности, и применение к таким системам теории Гиббса в ее первоначальном виде оказывается уже невозможным. В истории развития основных идей, на которых основана современная термодинамика адсорбции, можно выделить несколько этапных работ 1, 69. Каждая из них связана с преодолением традиционных ограничений, вызванных нежеланием отступать от буквального следования Гиббсу. Благодаря указанным работам появилась возможность обобщить формулировку термодинамической теории адсорбции.