АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ ГАЗОПЕРЕНОСА В ОБЛУЧЕННОМ ПОЛИЭТИЛЕНЕ: ФРАКТАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ
Ранее было исследовано влияние g-излучения на структуру и процессы газопереноса в полиэтилене низкой плотности (ПЭНП). Показано, что облучение изменяет не только морфологию, но и топологию и химическую структуру полиэтилена. Это, в свою очередь, влияет на процессы газопереноса: уменьшается коэффициент диффузии D и повышается коэффициент растворимости s. Предполагается, что в результате облучения в ПЭНП возникают поперечные сшивки, несколько изменяется степень кристалличности и появляются полярные кислородосодержащие группы. При облучении полиэтилена происходит прострaнcтвенно-неравномерное образование поперечных связей, приводящее к возникновению участков полимера с высокой плотностью сшивки. Это приводит к снижению D вследствие уменьшения числа путей в полимере, через которые осуществляется диффузия, и возрастания средней длины пути диффундирующих молекул. Поскольку такая тpaктовка дана на чисто качественном уровне, то цель настоящей работы - получить количественное описание влияния сшивания полиэтилена на трaнcпорт газа в нем в рамках фpaктальной модели процессов газопереноса.
Основными уравнениями фpaктальной модели процессов газопереноса в полимерах для определения их базовых параметров являются:
, (1)
и
, (2)
где и - универсальные константы, равные 4´10-4 см3 газа/см3 полимера×см рт. ст. и 3,8´10-7 см2/с, соответственно, SМ и dM - площадь поперечного сечения и диаметр молекулы газа-диффузанта, соответственно, Df - размерность областей локализации избыточной энергии, (e/k) - силовая постоянная потенциала Леннарда-Джонса для взаимодействий газ-газ, fc - относительный свободный объем, dh - диаметр микрополости свободного объема, Dn - размерность, контролирующая процессы газопереноса, ds - спектральная размерность структуры.
Из уравнения (1) следует, что зависимость σ( ) в двойных логарифмических координатах должна быть линейной с наклоном, примерно равным Df / 2 (с поправкой на ln (e/k)). Такая зависимость для 4 газов (Не, N2, СН4 и С3Н8) в случае как необлученного, так и облученного ПЭНП, как и ожидалось, дала прямую линию с наклоном ~ 2,7, т.е., Df = 5,4.
Далее, из уравнения (2) следует, что зависимость D(1/dM) в двойных логарифмических координатах также должна дать прямую линию с наклоном, равным 2(Dn-ds)/ds.Это условие для указанных газов и двух типов ПЭНП выполняется и величина 2(Dn-ds)/ds=6,2. Как известно, в качестве Dn могут выступать либо фpaктальная (хаусдорфова) размерность структуры df, либо Df. Поскольку df < 3, то из вышеприведенных данных следует, что Dn=Df » 5,4 для обоих типов ПЭНП - и необлученного, и облученного. Также отметим, что соответствие показателей в уравнениях (1) и (2) возможно только при ds=1,33. Как известно, диффузия газов в полимерах реализуется на молекулярном уровне и в качестве ds принимается спектральная размерность макромолекулы, которая равна 1,0 для линейной цепи и 1,33 - для сильно разветвленных (сшитых) макромолекул. В данном контексте это означает, что для разветвленного ПЭНП (как исходного, так и сшитого) диффузия газов соответствует случаю сильно разветвленных макромолекул. Это предполагает, что сшивка ПЭНП не приводит к изменению размерностей Df и ds.
Ранее было показано, что величина s изменяется пропорционально изменению содержания аморфной фазы в полиэтиленах. Сравнение экспериментальных величин s для необлученного и облученного ПЭНП (табл. 1) показало, что приращение s для облученного полимера одинаково для всех газов и составляет ~ 40 %. Поскольку в уравнении (1) все параметры для обоих типов ПЭНП одинаковы, то рассчитанная теоретически величина s для необлученного полиэтилена умножалась на 1,40, чтобы получить теоретическое значение растворимости для облученного ПЭНП (табл. 1).
Рассмотрим причины снижения экспериментальных величин D для облученного ПЭНП по сравнению с исходным (табл. 1). Снижение степени кристалличности К для облученного полимера означает рост содержания аморфной фазы и увеличение fc, который оценивается из уравнения:
, (3)
где для исходного ПЭНП К=0,48, для облученного - 0,35 и n - коэффициент Пуассона, который можно определить с помощью уравнения:
. (4)
Из уравнения (3) и (4) получим fc=0,035 для исходного ПЭНП и fc=0,048 - для облученного. Согласно кинетической концепции свободного объема увеличение fc приводит к снижению dh и оценки дали следующие значения: dh=5,08 Å для исходного ПЭНП и dh=4,35 Å - для облученного.
Результаты расчета D согласно уравнению (1) с указанными выше параметрами показали хорошее соответствие с экспериментом (табл. 1, среднее расхождение составляет ~ 15 %). Оценка коэффициента газопроницаемости Р(Р=sD) также согласуется с экспериментальными данными (табл. 1). Таким образом, снижение коэффициента диффузии для облученного ПЭНП обусловлено изменением параметров его свободного объема по сравнению с исходным полимером.
Таблица 1. Сравнение экспериментальных и теоретических параметров процесса газопереноса для необлученного и облученного ПЭНП|
Газ |
Пленки из полиэтилена |
D´107, см2/с |
s´103, см3/см3× см рт. ст. |
Р´108, см3×см/см2×с×см рт. ст. |
D´107, см2/с |
s´103, см3/см3× см рт. ст. |
Р´108, см3×см/см2×с×см рт. ст. |
|
Эксперимент |
Расчет |
||||||
|
Не |
Необлученная |
77 |
0,056 |
4,3 |
81 |
0,053 |
4,3 |
|
Не |
Облученная |
54 |
0,081 |
4,4 |
40 |
0,069 |
2,8 |
|
N2 |
Необлученная |
2,9 |
0,26 |
0,78 |
2,4 |
0,74 |
1,8 |
|
N2 |
Облученная |
1,9 |
0,35 |
0,70 |
1,14 |
0,96 |
1,1 |
|
СН4 |
Необлученная |
1,8 |
1,50 |
2,80 |
2,0 |
1,83 |
3,7 |
|
СН4 |
Облученная |
0,95 |
2,10 |
1,90 |
0,98 |
2,39 |
2,4 |
|
С3Н8 |
Необлученная |
0,26 |
25 |
6,90 |
0,30 |
19,6 |
5,9 |
|
С3Н8 |
Облученная |
0,12 |
34 |
3,90 |
0,14 |
25,5 |
3,6 |
Статья в формате PDF
110 KB...
07 11 2026 2:47:14
Статья в формате PDF
253 KB...
06 11 2026 13:50:31
Статья в формате PDF
123 KB...
05 11 2026 11:18:41
Статья в формате PDF
269 KB...
04 11 2026 2:50:35
Проанализированы изменения теплового состояния грунтов при техногенных воздействиях. Выявлено значительное повышение среднегодовой температуры верхних горизонтов криолитозоны и увеличение глубины сезонного протаивания при вырубке леса и удалении напочвенного покрова, вырубке леса на гарях в межаласном типе местности. Количественно оценена динамика среднегодовой температуры грунтов на разнорежимных вырубках, на гарях в зависимости от стадий сукцессионного развития растительности.
...
02 11 2026 13:23:16
Статья в формате PDF
230 KB...
01 11 2026 2:10:15
Статья в формате PDF
114 KB...
31 10 2026 15:59:38
Статья в формате PDF
86 KB...
30 10 2026 22:29:12
Статья в формате PDF
317 KB...
29 10 2026 14:53:15
Статья в формате PDF
263 KB...
28 10 2026 17:17:38
Статья в формате PDF
245 KB...
27 10 2026 5:59:20
При выборе рациональной технологии изготовления и оптимизации составов мазей и гелей с нестероидным противовоспалительным средством – мелоксикамом (МК) важно изучение реологических свойств данных лекарственных форм (ЛФ). Статья посвящена изучению реологических свойств мазей и гелей МК. Исследования, проведенные авторами, позволили определить факторы, влияющие на реологические свойства изучаемых ЛФ МК и охаpaктеризовать исследуемые образцы мазей и гелей МК, как структурированные дисперсные системы.
...
26 10 2026 16:12:11
Статья в формате PDF
233 KB...
25 10 2026 11:25:45
Статья в формате PDF
130 KB...
24 10 2026 14:47:21
Статья в формате PDF
283 KB...
23 10 2026 15:57:41
Статья в формате PDF
305 KB...
22 10 2026 16:57:36
Статья в формате PDF
113 KB...
21 10 2026 15:45:53
С помощью геоинформационной системы были получены точные измеренные значения каждого годичного слоя на всем керне древесины сосны. Данные обработаны в математической среде и получена статистическая формула, которая состоит из 16 составляющих, что позволило дать ориентировочный долгосрочный прогноз.
...
20 10 2026 11:10:15
Статья в формате PDF
236 KB...
19 10 2026 18:44:44
Представлен экспериментальный вариант физического воспитания младших школьников в образовательных учреждениях с целью предупреждения негативных последствий воздействия чрезмерной учебной нагрузки на организм школьников. Использование в процессе физического воспитания изометрических упражнений, включенных в уроки физической культуры, показало увеличение статической выносливости на фоне улучшения функционального состояния младших школьников.
...
17 10 2026 10:25:21
Статья в формате PDF
114 KB...
16 10 2026 7:31:59
Статья в формате PDF
152 KB...
15 10 2026 2:54:34
Уровень жизни и социально-экономические условия жизни – важнейшие хаpaктеристики общества. Статья посвящена анализу дифференциации и динамике этих хаpaктеристик по муниципальным образованиям Саратовской области с использованием метода композиционного индекса.
...
14 10 2026 3:12:45
Проведен анализ влияния несанкционированных свалок на почву в городе Астpaxaнь. Для анализа использовались физико-химические, микробиологические исследования и фитотестирование. В результате было определено количество в почве свинца, кадмия, меди, никеля, мышьяка, ртути в валовой форме, содержание бактерий группы кишечной палочки, энтерококков, патогенных бактерий, яиц гельминтов. Результаты фитотестирования определялись по всхожести и длине корня кресс-салата в почвенной вытяжке. Проанализированы полученные результаты и установлено влияние несанкционированных свалок на экосистему городской среды.
...
13 10 2026 8:22:12
Статья в формате PDF
132 KB...
12 10 2026 16:40:17
Статья в формате PDF
96 KB...
11 10 2026 11:22:17
Статья в формате PDF
116 KB...
10 10 2026 22:33:43
Статья в формате PDF
376 KB...
09 10 2026 12:55:28
Статья в формате PDF 278 KB...
08 10 2026 22:32:30
Применение большого спектра фармакологических препаратов, как природного происхождения, так и синтезированных требует создания стабильных условий, которые необходимы лечащему врачу при проведении все более усложняющихся ступеней вмешательства человека взаимодействие среды и живого организма. Неизбежным следствием применения лекарственных препаратов без учета механизма действия на структурно-функциональные свойства мембранных взаимодействий, является развитие побочных реакций, отличающихся по своей природе, тяжести клинических проявлений и скорости нарастания.
...
07 10 2026 9:50:12
Статья в формате PDF
102 KB...
06 10 2026 14:26:41
Статья в формате PDF
106 KB...
05 10 2026 1:21:35
Статья в формате PDF
119 KB...
03 10 2026 19:12:17
Статья в формате PDF
110 KB...
02 10 2026 6:16:13
Статья в формате PDF
113 KB...
01 10 2026 8:48:16
Статья в формате PDF
83 KB...
30 09 2026 16:14:30
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 ::
