Иккинчи қисм VII боб. Полимерларнинг физик-кимёвий хоссалари

Фазалар қоидасининг
полимер эритмаларига татбиқ этилиши
Фазалар қоидаси чин эритмалардаги фазалар (Ф) ва компонентлар (К) сони ҳамда эркинлик даражаси (Ғ) орасидаги боғланишни кўрсатади. Гиббс^* бўйича:
Ғ = К – Ф + 2 (7.6)
_________
^*Гиббс Джозайя Уиллард (1839-1903 й.) – Америка физиги ва физик-кимёгари. АҚШ Миллий ФА аъзоси.
Фаза деб, системанинг бошқа қисмларидан сирт чегараси билан ажралиб турган бир жинсли қисмига айтилади. Компонент деб, системани ташкил этувчи ва системадан ташқарида ҳам мавжуд бўла оладиган таркибий қисмларига айтилади.
Фазалар қоидаси системанинг мувозант ҳолатидаги кўринишини ифодалайди. Эркинлик даражаси эса системада фазалар сонини ўзгартирмасдан туриб ўзгартириш мумкин бўлган мустақил параметрлар сонини билдиради.
Гиббс тенгламасидан (7.6) кўриниб турибдики, икки компонентли системада эркинлик даражасининг энг юқори қиймати учга тенг бўлиши
мумкин, яъни системанинг ҳолати босим, ҳарорат ва компонентлардан бирининг концентрацияси билан ифодаланиши мумкин. Системанинг ҳолати, одатда, уч координатли чизма орқали ифодаланади. Юқори молекуляр бирикмаларнинг эритмалари юқорида айтиб ўтилганидек, термодинамик барқарор система ҳисобланади; шунинг учун улар чин эритма деб қаралади. Полимер эритмаларининг чин эритма деб қаралишига сабаб, уларнинг фазалар қоидасига бўйсинишидир.
Одатда, полимер эритмаларининг ҳолат диаграммалари икки компонентли суюқлик – суюқлик системалари ҳолат диаграммаларига ўхшаб кетади. Бундай системаларда газ фаз бўлмаганлиги учун, босимни ўзгармас деб, ҳолат диаграммасининг икки координатини ҳарорат ва концентрациялардан иборат бўлган чизма ёрдамида ифодалаш мумкин. Полимер эритмаларида ҳолат диаграммасини ифодаловчи аралашиш эгри чизиқлари полимернинг паст концентрациялари томон силжиган бўлади. Масалан, целлюлоза ацетатининг 6,5% лидан юқори эритмалари ҳар қандай ҳароратда ҳам бир жинсли бўлади. 6,5% дан суюқроқ эритмалар 55^оС дан пастда қатламларга ажраб кетади (42-расм). 55^оС аралашишнинг юқори критик ҳарорати дейилади. Этилцеллюлоза – сув системаси эса аралашишнинг пастки критик ҳароратига ҳам эга.

42-расм. Ҳолат диаграммалари: а – целлюлоза ацетати – хлороформ;
б – целлюлоза ацетати – дихлорэтан

Полимер тутган уч компонентли системаларда ҳолат диаграммасининг кўриниши аралашаётган компонентларнинг табиатига боғлиқ. Агар икки суюқликнинг бирида полимер чексиз бўкса ва иккинчисида чекли бўкса чексиз аралашиш ҳолат диаграммасининг катта қисмини ташкил этади (43-расм). Агарда полимер чексиз бўкадиган ва умуман бўкмайдиган суюқликлар аралашмаси олинса, аксинча ҳолат кузатилади (44-расм). Суюқликлардан бирида полимер чексиз бўкса-ю, иккинчиси билан мутлақо таъсирланмаса чексиз аралашиши ҳолат диаграммасининг янада кичик қисмини эгаллайди.

Демак чекли бўкиш жараёнида фазаларнинг биттасида фақат иккита суюқлик, иккинчисида учала компонент бўлади. Шуни ҳам айтиб ўтиш

43- расм. Полистирол – m-крезол ацетат системасининг ҳолат диаграммаси. А- чексиз аралашадиган қисм; Б - чекли аралашадиган қисм.

44-расм. Полистирол –метиллаурат-н- бутил спирти системасининг ҳолат диаграммаси; А- чексиз аралаша-диган қисм; В- чекли аралашадиган қисм.

керакки, полимерларга бефарқ бўлган суюқлик полимер билан таъсирлана-диган суюқлик иштирокида полимерга ютилиши мумкин. Хулоса шуки, ўз-ўзича ҳосил бўладиган полимер эритмалари термодинамик барқарор систе-малардир. Булар чин эритмалар бўлиб, уларда полимерлар молекула ҳолида тарқалган бўлади.