Содержание
1. Взаимодействие полимеров с твердыми поверхностями
1.1 Адсорбция и молекулярная масса полимера
2. Влияние растворителя на адсорбцию
3. Электростатические взаимодействия и адсорбция
1. Взаимодействие полимеров с твердыми поверхностями Адсорбция полимеров широко используется во многих технологических системах: в дисперсиях частиц, в процессах флокуляции, при обработке твердых поверхностей и т.д. В этих процессах адсорбцию полимера проводят для модифицирования взаимодействий между поверхностями. С термодинамической точки зрения главной движущей силой адсорбции полимера является сильное взаимодействие полимерных сегментов с поверхностью, например при адсорбции катионных полимеров на анионной поверхности. В плохом растворителе наблюдается сильное эффективное притяжение между полимером и твердой поверхностью. Полимер стремится использовать все возможности для устранения контакта с растворителем и, следовательно, адсорбируется практически на любой поверхности, даже на поверхности жидкость-воздух. Адсорбция полимера на поверхности в этом случае всегда предшествует его осаждению из раствора. Поверхности, присутствующие в системе, действуют как активные центры для осаждения полимера. Основной вывод сводится к тому, что чем хуже взаимодействие растворитель-полимер, тем выше адсорбция, и наоборот.
Полимеры с большой молекулярной массой обладают более выраженной склонностью к адсорбции, чем полимеры с меньшими молекулярными массами. Отсюда вытекает много следствий. Во-первых, типичный вид изотермы адсорбции полимеров: характерно резкое увеличение адсорбции при очень низких концентрациях с последующим плато, когда адсорбция не меняется с концентрацией полимера. Очень сильная адсорбция при низких концентрациях отражает "дискомфорт" полимера в растворе из-за слабого взаимодействия полимер-растворитель. Этот эффект еще сильнее проявляется при возрастании молекулярной массы полимера. Постоянство адсорбции при более высоких концентрациях свидетельствует о насыщении поверхности полимером.
При измерении изотерм адсорбции полимеров из раствора важно помнить, что для достижения равновесия требуется определенное время. Обычно при осторожном перемешивании для достижения адсорбционного равновесия требуется около 24 часов.
Рис.1. Изотерма адсорбции полиакриловой кислоты из водного раствора на каолине иллюстрирует основные особенности адсорбции полимеров: резкое увеличение адсорбции при низких концентрациях полимера и постоянную адсорбцию при больших концентрациях
Но иногда необходимо и более длительное время, особенно для пористых твердых тел, поскольку при этом полимер диффундирует в поры, где еще остаются свободные центры адсорбции.
Известно, что иногда полиэлектролитом называют любой агрегат с большим зарядом. В то же время в специальной литературе этот термин относят к заряженным полимерам, и именно этот тип полиэлектролитов рассмотрен ниже. Результирующий заряд гибкого полимера формируется за счет карбоксилат - или сульфат-ионов, аминогрупп или аналогичных азотсодержащих соединений. Полиэлектролиты делят на сильные и слабые; заряд последних зависит от рН. Зависимость заряда полиэлектролитов от рН может быть очень сложной, что отражается на изотермах адсорбции. ............
