Сводная таблица энергий бинарных взаимодействий

12.08.2015

В табл. 3.3 собраны величины энергий взаимодействия, опубликованные в литературе. Список не претендует на полноту и служит, скорее, для получения начальных сведений о наиболее изученных бинарных парах. Во многих случаях документированы несколько источников. Эти данные дают определенные перспективы для работы в этой области, иллюстрируют степень подтверждения оценок величин различными методами, и позволяют почувствовать достоверность, с которой эти величины известны. Перед использованием приведенных величин читателю настоятельно рекомендуется обратиться к первоисточнику, чтобы ознакомиться с деталями эксперимента и теоретического анализа. В тех случаях, когда в оригинале сообщается параметр χ, он пересчитывался в величину Bij с помощью уравнения (3.2) для указанной температуры.
Сводная таблица энергий бинарных взаимодействий

Сводная таблица энергий бинарных взаимодействий

Сводная таблица энергий бинарных взаимодействий

Как было показано в этой главе, энергии бинарного взаимодействия играют важную роль в определении фазового поведения полимерных смесей. Эти взаимодействия также важны в системах с разделенными фазами, поскольку они существенно влияют на межфазные границы. Последнее явление воздействует на морфологию (через поверхностное натяжение) в расплавленном состоянии, и адгезию (через толщину межфазного слоя) в твердом состоянии. Таким образом, величины Bij, собранные в табл. 3.3, можно использовать для прогноза фазового поведения во взаиморастворимых смесях, или свойств межфазной границы в несовместимых смесях. Количественное соотношение между термодинамической энергией взаимодействия и свойствами межфазного слоя было впервые предложено Гельфандом и Тагами. Обобщенная теория, сформулированная Гельфандом и Сапсом для полимеров с бесконечным молекулярным весом описывает толщину межфазного слоя А, как
Сводная таблица энергий бинарных взаимодействий

В этом выражении В — плотность энергии взаимодействия, а β связано с размером полимерного клубка с помощью уравнения
Сводная таблица энергий бинарных взаимодействий

где (ri2) — среднеквадратичное невозмущенное расстояние между концами цепи; Mi — молекулярный вес.
Подобным образом межфазное натяжение у дается в тех же выражениях как
Сводная таблица энергий бинарных взаимодействий

Уравнения (3.28) и (3.30) предполагают бесконечный молекулярный вес у обоих компонентов; позднее Бросета с сотр. распространил эту теорию на полимеры с конечными значениями молекулярного веса. Для смесей, включающих сополимеры, подходящей формой модели бинарного взаимодействия, описанной в предыдущих разделах этой главы, может быть замена в уравнениях (3.28) и (3.30) параметра В.
Сводная таблица энергий бинарных взаимодействий

В целом предсказания для λ и γ коррелируют с экспериментальными данными с переменным успехом. Однако к этим сравнениям следует подходить с осторожностью, поскольку эксперимент требует высочайшей тщательности при приготовлении образцов, проведении опытов и интерпретации результатов. Кроме того, необходимо иметь в виду ограничения теории. Тем не менее в нескольких исследованиях, в которых указанные моменты были внимательно рассмотрены, получено впечатляющее согласие между теорией и экспериментом. Например, на рис. 3.8 сравниваются предсказания толщины межфазного слоя ПК-САН и межфазного натяжения с результатами измерений, выполненных, соответственно, методами отражения нейтронов и нестабильности капиллярной струи.
Далее, на рис. 3.9 можно видеть результаты недавнего исследования, которые демонстрируют хорошее согласие между предсказаниями и измерениями методом отражения нейтронов толщины межфазного слоя ПФО-САН в зависимости от состава сополимера.
Сводная таблица энергий бинарных взаимодействий

Сочетая теорию Гельфанда и модель бинарного взаимодействия с ранее определенными энергиями бинарного взаимодействия, можно точно предсказать свойства межфазной границы взаимонерастворимой смеси сополимеров. И наоборот, обращая эту процедуру, можно использовать аккуратно измеренные свойства межфазного слоя для оценки неизвестных энергий взаимодействия. Однако до того как каждая из этих процедур получит практическое воплощение, необходима большая работа по проверке справедливости корреляций и определению ограничений.