Термодинамика взаимодействия полиакриламида с полиакриловой и полиметакриловой кислотами
: магистерская диссертация

Диссертация студента: Магистерская диссертация

Аннотация

С помощью объемного варианта сорбционного метода изучена сорбция воды пленками ПАА, ПАК, ПМАК и смесями ПАА-ПАК, ПАА-ПМАК разного состава. Измерены теплоты смешения образцов с водой с использованием микрокалориметра типа Тиана-Кальве. Рассчитаны разности химических потенциалов воды ∆µ1, полимеров и смесей ∆µ2, энергии Гиббса смешения полимеров с водой ∆gm. Определены энергии Гиббса, энтальпии и энтропии смешения компонентов в полимерных композициях. Показано, что сорбционная способность систем ПАА-ПАК, ПАА-ПМАК определяется их структурой и сродством к воде. ПАК ведет себя как плотноупакованный полимер, имеющий высокое сродство к воде, а сорбция воды ПМАК свидетельствует о менее плотной упаковке цепей и меньшему сродству к воде. Сорбция воды смесями немонотонно изменяется с составом композиции. Установлено, что смешение всех систем с водой сопровождается уменьшением энергий Гиббса (Δgm < 0), величина ∂2g/∂ω22 > 0, что указывает на образование термодинамически устойчивых систем. Чем б льше сорбционная способность полимера или смеси, тем более отрицательны величины Δgm. Обнаружено, что растворение в воде всех изученных систем сопровождается экзотермическим тепловым эффектом. Отклонения энтальпий смесей от аддитивности положительны для всех систем кроме смеси ПАА-ПМАК с ωПАА < 0,2, что свидетельствует о хорошем взаимодействии полимеров друг с другом. Установлено, что энергии Гиббса смешения ПАА с ПАК и ПМАК полученные двумя методами: с помощью расчета по энергиям Гиббса растворения систем и с помощью уравнения Флори-Хаггинса, хорошо коррелируют друг с другом. Показано, что что смешение ПАА с ПАК сопровождается экзотермическим тепловым эффектом во всей области составов и уменьшением энергии Гиббса вплоть до содержания 90% ПАА. При этом ∆gx и ∆hx близки по величине, и энтропийный вклад в совместимость компонентов T∆sx очень невелик. Таким образом, термодинамическая совместимость ПАА с ПАК обусловлена, главным образом, энергетическим взаимодействием компонентов. Обнаружено, что смеси ПАА-ПМАК образуются с отрицательной энергией Гиббса смешения (∆gx<0) и знакопеременной энтальпией смешения: при содержании ПАА менее 20% ∆hx > 0,а при содержании более 20% – ∆hx<0. Энтропия смешения положительна во всей области составов.
Дата присуждения2020
Язык оригиналаРусский
Учреждение
  • Уральский федеральный университет
РуководительЛидия Владимировна Адамова (Научный руководитель)

Цитировать

'