ЗАВИСИМОСТЬ КОЭФФИЦИЕНТА ДИФФУЗИИ УГЛЕВОДОРОДОВ В ПОЛИВИНИЛТРИМЕТИЛСИЛАНЕ ОТ УРОВНЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ПОДВИЖНОСТИ
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 Dц 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 Dц, 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 ЕD (R - универсальная газовая постоянная, Т - температура испытаний. Зависимость D(Т) рассчитывалась в интервале Т=293-403 К. Величины диаметра молекулы dM газов-пенетрантов взяты из литературных источников. Температура стеклования Тс для ПВТМС принята равной 440 К.
Как отмечалось выше, в рамках фpaктального анализа уровень молекулярной подвижности можно охаpaктеризовать размерностью Dц, которая оценивается из уравнения:
, (3)
где φкл - 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 φкл как функция Т определяется согласно следующему перколяционному соотношению:
. (4)
Уравнения (3) и (4) позволяют расчет φкл и, следовательно, Dц исходя только из известных базовых хаpaктеристик полимера: Тс и С∞. Было обнаружено, что в интервале Т=293-403 К наблюдается систематическое увеличение Dц в пределах 1,046-1,590, сопровождаемое ростом D. Это позволило аналитически выразить соотношение между D и Dц 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 |
dM, 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 dM 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 dM. Аналогичная сильная зависимость D(dM) получена и экспериментально: так, при переходе от Не (dM=1,82 Å) к С4Н10 (dM=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 dM изменялась в достаточно широком интервале (dM=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 |
dM, Å |
D, см2/с |
|
|
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 Dц, 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 Dц=1,046-1,590 и dM=1,82-5,66 Å.
Статья в формате PDF
282 KB...
11 06 2026 2:14:34
Статья в формате PDF
106 KB...
10 06 2026 19:38:56
Статья в формате PDF
121 KB...
09 06 2026 23:16:14
Статья в формате PDF
267 KB...
07 06 2026 18:10:40
В работе рассматривается влияние краткосрочной изоляции в течение пяти суток на поведение крыс в открытом поле. Показано, что у крыс, находящихся в изоляции, уменьшается время выхода из центра, снижается сумма дефекаций и уринаций. Показатели ориентировочно-исследовательской реакции при повторном тестировании изменялись одинаково у изолированных и групповых крыс.
...
06 06 2026 12:22:52
В опытах на беспородных белых крысах с экспериментальной ишемией миокарда в динамике наблюдений отмечено снижение уровня АТФ и креатинфосфата в гомогенатах миокарда на фоне подавления активности сукцинатдегидрогеназы, лактатдегидрогеназы, аспартатаминотрaнcферазы. Достигнуты положительные метаболические эффекты при введении ишемизированным животным неотона – донатора макроэргических связей и оказывающего активирующий эффект на ферменты гликолиза и цикла трикарбоновых кислот в динамике патологии.
...
05 06 2026 0:27:25
Статья в формате PDF
95 KB...
04 06 2026 20:47:31
Статья в формате PDF
98 KB...
03 06 2026 10:44:30
Статья в формате PDF
122 KB...
01 06 2026 20:26:12
Статья в формате PDF
118 KB...
31 05 2026 8:15:43
Статья в формате PDF 250 KB...
29 05 2026 5:55:20
Статья в формате PDF
125 KB...
28 05 2026 21:56:18
Статья в формате PDF
121 KB...
27 05 2026 17:36:49
Статья в формате PDF
90 KB...
26 05 2026 9:17:24
Исторически развитие лесной таксации происходило на основе многовекового позитивного (для лесного хозяйства, также и для леса как экологической системы) опыта взаимодействия людей с деревьями.
Исходя из биотехнического принципа в лесной таксации, показана возможность моделирования возрастных распределений лесных деревьев по сортности бревен, экспертно назначаемых таксатором на стволе растущих деревьев подеревной глазомерной таксацией.
...
25 05 2026 17:43:40
Статья в формате PDF
114 KB...
24 05 2026 23:12:54
Статья в формате PDF
84 KB...
23 05 2026 11:29:32
Статья в формате PDF
125 KB...
22 05 2026 8:13:35
Статья в формате PDF
140 KB...
21 05 2026 2:11:51
Статья в формате PDF
141 KB...
20 05 2026 15:33:32
Статья в формате PDF
122 KB...
18 05 2026 11:15:19
Статья в формате PDF
250 KB...
17 05 2026 20:57:44
Статья в формате PDF
268 KB...
16 05 2026 11:14:11
Статья в формате PDF
123 KB...
15 05 2026 15:50:38
Статья в формате PDF
129 KB...
14 05 2026 15:25:42
Статья в формате PDF
139 KB...
13 05 2026 14:11:26
Статья в формате PDF
89 KB...
12 05 2026 16:34:23
В работе выполнен анализ качества и экологической безопасности типичных видов продукции предприятий быстрого обслуживания, с использованием детерминистических математических моделей и показана их адекватность реальным процессам изменения качества и экологической безопасности продукции.
Питание является важнейшим фактором воздействия окружающей среды на человека. Оценка экологической безопасности продуктов питания является актуальной задачей. В работе использованы математические модели накопления вредных веществ в продукции предприятий быстрого обслуживания в зависимости от определяющих факторов и коэффициент экологической безопасности в детерминистической постановке. К определяющим факторам отнесены: время до реализации готового продукта, качество масла, используемого для фритюра, выражающееся в количестве предшествующих циклов нагрева, и время хранения ингредиентов для приготовления продукта. Выполнен численный анализ качества и экологической безопасности типичных представителей продуктов предприятий быстрого обслуживания в зависимости от определяющих факторов.
...
11 05 2026 5:18:52
Статья в формате PDF
321 KB...
10 05 2026 4:11:48
Статья в формате PDF
111 KB...
09 05 2026 20:45:59
Статья в формате PDF
152 KB...
08 05 2026 23:58:36
Статья в формате PDF
113 KB...
07 05 2026 1:34:39
Статья в формате PDF
122 KB...
06 05 2026 18:23:20
Статья в формате PDF
129 KB...
05 05 2026 4:37:42
Статья в формате PDF
121 KB...
04 05 2026 15:38:29
Статья в формате PDF
122 KB...
03 05 2026 21:10:48
Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::
