Явление набухания ВМС, степень набухания как количественная характеристика процесса набухания. Ограниченное набухание и неограниченное.

При взаимодействии ВМС с растворителем происходит их набухание. Набуханием полимера называется увеличение его объѐма и массы во времени при контакте с растворителем.

При набухании объѐм и масса полимера могут увеличиться в 10 – 15 раз.

Количественной мерой набухания является степень набухания α:

где m0 и V0– масса и объѐм сухого полимера; m и V –  масса и объѐм набухшего полимера.

Набухание может быть ограниченным и неограниченным. В случае ограниченного набухания m и α достигают постоянных при данной температуре и концентрации предельных значений m∞ и α∞ (кривая 1) и далее не изменяются. При неограниченном набухании (кривая 2) эти параметры достигают максимальных значений, которые затем уменьшаются за счѐт растворения полимера. В этом случае набухание – первая стадия

растворения полимера.

Набухание – это не простое механическое вхождение молекул НМС в пустоты полимера. Набухание это межмолекулярное взаимодействие, обусловленное, главным образом, сольватацией макромолекул. Полимер набухает не в любом, а лишь в «хорошем» растворителе, т.е. в том растворителе с которым он взаимодействует. Так, полярные полимеры набухают в полярных растворителях, например, белки в воде, а неполярные –в неполярных (каучук в бензоле).

3. Вязкость растворов ВМС, еѐ особенность. Причины высокой вязкости ВМС. Характеристическая вязкость. Уравнение Марка-Хаувинка, расчѐт молекулярной массы полимера.,

Вязкость растворов, содержащих макромолекулы, обычно выше вязкости растворов низкомолекулярных веществ и вязкости коллоидных систем  при одной и той же концентрации. Вязкость растворов ВМС не является постоянной величиной; она зависит от условий измерения, в первую очередь от скорости движения раствора в вискозиметре. Растворы ВМС являются неньютоновскими жидкостями, так как они не обладают постоянной вязкостью. У растворов ВМС наблюдается аномалия вязкости.

Вязкость растворов ВМС в значительной степени зависит от температуры и свойств растворителя. Растворители способны влиять на конформационную форму макромолекул и за счѐт этого изменять вязкость одного и того полимера в разных растворителях.

Точное измерение абсолютной вязкости растворов полимеров затруднительно. Поэтому для растворов ВМС различают относительную, удельную, приведѐнную и характеристическую вязкость.

Относительная вязкость – это отношение вязкости раствора полимера ƞр к вязкости растворителя ƞ 0

Относительная вязкость является мерой изменения вязкости раствора по сравнению с вязкостью чистого растворителя. Для растворов макромолекул относительная вязкость ƞотн обычно больше единицы

Удельная вязкость – отражает возрастание относительной вязкости по сравнению с единицей:

Чтобы учесть влияние концентрации раствора, т.е. оценить, насколько велика удельная вязкость, отнесѐнная к единице концентрации растворѐнного вещества, ƞуд делят на с. Полученная величина называется  приведѐнной вязкостью. Еѐ величина выражается следующей формулой

Так как ƞудсама зависит от концентрации, приходится вводить ещѐ одну

величину [ƞ] (собственную вязкость), которую получают путем экстраполяции зависимости ƞуд/с от концентрации раствора с.

Величину [ƞ] называют характеристической вязкостью или предельным числом вязкости

Характеристическую вязкость определяют на основании вискозиметрических измерений, используя значения относительной, удельной и приведѐнной вязкости в качестве вспомогательных величин.

В настоящее время используется уравнение Марка-Куна-Хаувинка:

где К – постоянная величина, экспериментально определяемая для данных макромолекул и растворителя. Показатель степени α зависит от формы макромолекул. Для белков компактной структуры – глобулярных белков – он составляет около 0,5. Для молекул, находящихся в конформации беспорядочного клубка, показатель степени возрастает до 2. Молекулярная масса, определяемая по уравнению Марка-Куна-Хаувинка, называется средневязкостной молекулярной массой М ƞ.