ЗАВИСИМОСТЬ КОЭФФИЦИЕНТА ДИФФУЗИИ УГЛЕВОДОРОДОВ В ПОЛИВИНИЛТРИМЕТИЛСИЛАНЕ ОТ УРОВНЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ПОДВИЖНОСТИ

Авторы
Файлы

Халиков Р.М. Козлов Г.В. Статья в формате PDF 113 KB

В настоящее время предполагается, что увеличение жесткости полимерной цепи и, следовательно, ослабление молекулярной подвижности приводит к снижению коэффициента диффузии D полимеров. Наиболее ярко этот эффект проявляется в температурной зависимости D: увеличение температуры испытаний и, как следствие, усиление молекулярной подвижности приводит к существенному росту D. В рамках фpaктального анализа уровень молекулярной подвижности может быть количественно охаpaктеризован фpaктальной размерностью D_ц участка цепи между точками ее топологической фиксации (узлами зацеплений, сшивками и т.д.). В случае полиэтилена высокой плотности (ПЭВП) была обнаружена очень сильная зависимость D от D_ц, выражаемая следующим соотношением:

, (1)

где D дается в см²/с.

Цель настоящего сообщения - исследование зависимости коэффициента диффузии от уровня молекулярной подвижности для поливинилтриметилсилана (ПВТМС) в рамках фpaктальной модели с использованием температурной зависимости D для четырех углеводородов (С₂Н₄, С₂Н₆, С₃Н₆ и С₃Н₈).

Использованы экспериментальные значения коэффициента диффузии 13 газов в ПВТМС. Экспериментальные температурные зависимости D для С₂Н₄ и С₃Н₈ рассчитаны по уравнению аррениусовского типа:

, (2)

где приняты экспериментальные величины константы D₀ и энергии активации диффузии Е_D (R - универсальная газовая постоянная, Т - температура испытаний. Зависимость D(Т) рассчитывалась в интервале Т=293-403 К. Величины диаметра молекулы d_M газов-пенетрантов взяты из литературных источников. Температура стеклования Т_с для ПВТМС принята равной 440 К.

Как отмечалось выше, в рамках фpaктального анализа уровень молекулярной подвижности можно охаpaктеризовать размерностью D_ц, которая оценивается из уравнения:

, (3)

где φ_кл - относительная доля областей локального порядка (кластеров), хаpaктеристическое отношение, которое является показателем статистической гибкости полимерной цепи и равно 4,0 для ПВТМС.

В свою очередь, величина φ_кл как функция Т определяется согласно следующему перколяционному соотношению:

. (4)

Уравнения (3) и (4) позволяют расчет φ_кл и, следовательно, D_ц исходя только из известных базовых хаpaктеристик полимера: Т_с и С_∞. Было обнаружено, что в интервале Т=293-403 К наблюдается систематическое увеличение D_ц в пределах 1,046-1,590, сопровождаемое ростом D. Это позволило аналитически выразить соотношение между D и D_ц в форме степенной функции:

, (5)

где К и Δ - константы для каждого газа-пенетранта.

Сравнение температурных зависимостей D для двух газов (С₂Н₄ и С₃Н₈), рассчитанных по уравнениям (2) и (5), показало их хорошее соответствие.

Таблица 1. Значения констант К и D в уравнении (5) для углеводородов

Углеводород	d_M, Å	К	Δ
С₂Н₄	4,17	1,06	1,37
С₂Н₆	4,44	0,39	2,80
С₃Н₆	4,99	0,14	4,18
С₃Н₈	5,12	0,034	9,30

Величины констант К и Δ в уравнении (5) обнаружили систематическое изменение с вариацией диаметра молекулы d_M газа-пенетранта, что следует из данных таблицы 1. Это систематическое изменение позволило выразить указанные константы с помощью следующих уравнений:

, (6)

. (7)

Как следует из уравнений (6) и (7), наблюдается очень сильная степенная зависимость К и Δ (и, следовательно, коэффициента диффузии) от величины d_M. Аналогичная сильная зависимость D(d_M) получена и экспериментально: так, при переходе от Не (d_M=1,82 Å) к С₄Н₁₀ (d_M=5,66 Å) величина D в случае ПВТМС уменьшается почти на 6 порядков.

Для проверки общности соотношений (5)-(7) был выполнен расчет D по ним для ПВТМС и 10 газов-пенетрантов, чья величина d_M изменялась в достаточно широком интервале (d_M=1,82-5,66 Å). Сравнение полученных экспериментально и рассчитанных указанным методом коэффициентов диффузии для ПВТМС приведено в таблице 2. Как можно видеть, несмотря на существенную погрешность для некоторых газов (например, Не), расчет дает корректный интервал изменения D при Т=293 К, а именно, на 6 порядков величины. В общем случае такая погрешность обусловлена самой степенной формой соотношений (5)-(7) и большими величинами показателей в них.

Таблица 2. Сравнение экспериментальных и рассчитанных по уравнению (5) коэффициентов диффузии D для ПВТМС

Газ	d_M, Å	D, см²/с
Газ	d_M, Å	эксперимент	расчет по уравнению (5)
Не	1,78	370	1660
Ne	2,30	95	139
О₂	2,89	7,6	7,2
СО₂	3,02	5,0	4,1
N₂	3,04	3,6	3,7
СН₄	3,18	1,8	2,1
Rn	3,77	0,08	0,23
С₂Н₂	3,38	0,64	0,93
С₂Н₄	3,85	0,80	0,17
С₄Н₁₀	5,66	0,001	0,003

Таким образом, результаты настоящего сообщения показали, что величина коэффициента диффузии разных газов в поливинилтриметилсилане контролируется двумя факторами: уровнем молекулярной подвижности, хаpaктеризуемым фpaктальной размерностью D_ц, и размером молекул газа-пенетранта. Как и в случае ПЭВП (уравнение (1)), получена очень сильная степенная зависимость D от обоих указанных факторов, объясняющая очень большую вариацию D для ограниченного интервала изменения D_ц=1,046-1,590 и d_M=1,82-5,66 Å.

ДИАГНОСТИКА ЖЕЛЕЗОДЕФИЦИТНОЙ АНЕМИИ У ДЕТЕЙ

Статья в формате PDF 302 KB...

01 07 2026 2:24:22

УВЕЛИЧЕНИЕ ЧИСЛА ФАЗ КАК СПОСОБ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ И РАСШИРЕНИЯ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ АВТОНОМНЫХ ИНВЕРТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ

Статья в формате PDF 120 KB...

30 06 2026 14:45:34

НАЧАЛЬНЫЕ ЭТАПЫ МОРФОГЕНЕЗА ПОЯСНИЧНЫХ СТВОЛОВ ЧЕЛОВЕКА

Статья в формате PDF 116 KB...

29 06 2026 19:38:38

РАЗВИТИЕ ХОЗЯЙСТВЕННЫХ СВЯЗЕЙ ОРГАНИЗАЦИЙ ПОТРЕБИТЕЛЬСКОЙ КООПЕРАЦИИ

Статья в формате PDF 255 KB...

28 06 2026 4:12:47

Микроэлементозы как фактор риска эссенциальной артериальной гипертензии

Статья в формате PDF 101 KB...

27 06 2026 19:44:40

Патогенетические особенности воспалительных заболеваний пародонта при синдроме раздраженного кишечника

Статья в формате PDF 105 KB...

26 06 2026 2:26:12

КУРС СПЕЦИАЛИЗАЦИИ ПО ЛИНГВИСТИКЕ: ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ПРИКЛАДНЫЕ АСПЕКТЫ (учебное пособие)

Статья в формате PDF 113 KB...

25 06 2026 23:40:26

Имунно-биологическая реактивность здоровых жителей крайнего северо-западного региона России

Статья в формате PDF 118 KB...

24 06 2026 14:25:30

Исследование поглощающих свойств природных материалов приполярного Урала при доведении природных вод по железу до питьевого качества

Статья в формате PDF 590 KB...

23 06 2026 13:43:31

ПСИХОЛОГО-ПЕДАГОГИЧЕСКОЕ СОПРОВОЖДЕНИЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО САМООПРЕДЕЛЕНИЯ ПОДРОСТКОВ В СИСТЕМЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА

Статья в формате PDF 146 KB...

22 06 2026 22:10:49

ГЕОГРАФИЯ УДМУРТИИ (учебник для 8-9 классов)

Статья в формате PDF 127 KB...

21 06 2026 15:18:57

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА СЕВА И МЕЖДУРЯДНОЙ ОБРАБОТКИ ПРОПАШНЫХ КУЛЬТУР

Статья в формате PDF 114 KB...

20 06 2026 17:16:39

Проблемы профилактики внутрибольничных кишечных инфекций в акушерском стационаре

Статья в формате PDF 103 KB...

19 06 2026 21:43:59

ОСОБЕННОСТИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КЛЕТОЧНОГО ЗВЕНА ИММУНИТЕТА У ЛИЦ С ХРОНИЧЕСКИМ ГАЙМОРИТОМ ХЛАМИДИЙНОЙ ЭТИОЛОГИИ

Статья в формате PDF 120 KB...

18 06 2026 17:45:54

МОДИФИЦИРОВАНИЕ РАСШИРЕННОГО ГРАФИТА ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ

Статья в формате PDF 100 KB...

17 06 2026 21:48:22

ДИАЛОГ КУЛЬТУР В XXI ВЕКЕ

Статья в формате PDF 281 KB...

16 06 2026 17:33:35

ОСОБЕННОСТИ ОСТРОВНОЙ ФЛОРЫ ЛЗ «ВАГАНИХА» (ЧЕРЕПОВЕЦКИЙ РАЙОН, ВОЛОГОДСКАЯ ОБЛАСТЬ)

Статья в формате PDF 266 KB...

15 06 2026 5:45:38

СТАТУСНЫЕ ЧЕРТЫ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Статья в формате PDF 119 KB...

14 06 2026 8:26:57

Компьютерная модель самоустанавливающегося планетарного механизма

Статья в формате PDF 666 KB...

13 06 2026 20:38:20

ПРОБЛЕМЫ РЕДУКЦИОНИЗМА И ИНТЕГРАТИЗМА В ВУЗОВСКОЙ НАУКЕ

Статья в формате PDF 161 KB...

12 06 2026 19:35:55

К ВОПРОСУ О БИОЛОГИЧЕСКОМ РАЗНООБРАЗИИ ЭКОСИСТЕМ СЕВЕРО-ВОСТОКА КУЗБАССА

Статья в формате PDF 125 KB...

11 06 2026 8:34:29

ДИАГНОСТИКА СУСТАВНОГО СИНДРОМА ПРИ РЕАКТИВНЫХ АРТРИТАХ И ОЧЕНЬ РАННЕМ РЕВМАТОИДНОМ АРТРИТЕ

Статья в формате PDF 112 KB...

10 06 2026 6:42:12

МИР ЖИВОТНЫХ: ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ И ЭКСПЕРИМЕНТЫ В ДЕТСКОМ САДУ (учебно-методическое пособие)

Статья в формате PDF 124 KB...

09 06 2026 6:54:53

О САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКОЙ СИТУАЦИИ В ЧЕЧЕНСКОЙ РЕСПУБЛИКЕ

Статья в формате PDF 111 KB...

08 06 2026 18:45:45

ФОРМИРОВАНИЕ ЭКОЛОГО-ВАЛЕОЛОГИЧЕСКОЙ КОМПЕТЕНЦИИ В ПРОЦЕССЕ ОБУЧЕНИЯ ШКОЛЬНИКОВ

Статья в формате PDF 249 KB...

07 06 2026 22:48:22

ОБЩАЯ ТЕОРИЯ ПАТОЛОГИИ: ХРОНИЧЕСКИЙ ИНФЕКЦИОННЫЙ ПРОЦЕСС

В статье представлен фрагмент авторской концепции теории патологического процесса. На примере становления хронического инфекционного процесса проведен анализ взаимоотношения основных причинных факторов, составляющих сложную структуру этиологии болезни. ...

06 06 2026 21:34:53

СРАВНИТЕЛЬНАЯ МОРФОЛОГИЯ ЛИМФАТИЧЕСКИХ КЛАПАНОВ И АРТЕРИАЛЬНЫХ ПОДУШЕК. К ВОПРОСУ О МИГРАЦИИ ГЛАДКИХ МИОЦИТОВ ИЗ СРЕДНЕЙ ОБОЛОЧКИ ВО ВНУТРЕННЮЮ

Статья в формате PDF 172 KB...

05 06 2026 5:44:54

МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ГОТОВНОСТИ ОЖОГОВЫХ РАН К АУТОДЕРМОПЛАСТИКЕ

Статья в формате PDF 112 KB...

04 06 2026 14:54:16

СПОСОБ ПЛАЗМЕННОЙ СВАРКИ НА ПЕРЕМЕННОМ ТОКЕ

Статья посвящена решению проблемы сварки металлов, имеющих на поверхности тугоплавкие окисные пленки. Были проведены исследования дугового разряда обратной полярности, горящий между соплом плазменной горелки и изделием, возбуждаемый и стабилизируемый с помощью факела плазмы, в ходе экспериментов были получены сваренные образцы из цветных металлов и алюминия. ...

03 06 2026 7:20:33

НАЧАЛЬНЫЕ ЭТАПЫ ФОРМИРОВАНИЯ ЛЕВОГО ЯРЕМНОГО ЛИМФАТИЧЕСКОГО СТВОЛА У ПЛОДОВ ЧЕЛОВЕКА

У плодов человека 10-12 нед обнаружено формирование левых яремных лимфатических стволов. Медиальный ствол спускается к грудному протоку около трахеи и пищевода. Поперечный латеральный ствол выходит из воротного синуса крупного нижнего глубокого латерального шейного лимфатического узла, расположенного на месте медиального отрога яремного лимфатического мешка, проходит позади блуждающего нерва и общей сонной артерии и впадает в начало шейной части грудного протока. ...