Cтраница 2
В установившемся состоянии при равенстве температур влажность окружающего воздуха устанавливается такой, чтобы парциальное давление водяного нара в воздухе было равно давлению паров воды на поверхности материала. Статическая характеристика влагомера - зависимость выходной величины датчика от влажности контролируемого материала - определяется сорбционными изотермами контролируемого материала и влагочувствительного элемента, а также статической характеристикой последнего. [16]
В опытах в первую очередь важно было окончательно установить обоснованность теории стационарных фронтов сорбции. Поэтому следует временно отложить вопрос о том, имеет ли практическое применение изложенный метод определения сорбционных изотерм. [17]
Большой практический интерес представляет действительное изменение размеров целлюлозных волокон в процессах сорбции воды и набухания. Коллинс [356] исследовал длину и диаметр хлопковых волокон в определенной области влажности и показал, что диаметральное набухание тесно связано с формой сорбционной изотермы; и здесь имеется гистерезис. Анизотропия набухания рассматривается как мера ориентации структурных элементов волокна по отношению к оси волокна. Общее объемное набухание в воде должно быть мерой общего беспорядка, или аморфной природы волокна. [18]
При общей оценке метода гигротермического равновесия следует принять во внимание, что результаты измерения влажности свободны от погрешностей, связанных с составом, плотностью и другими параметрами анализируемого материала лишь при условии, что эти параметры не влияют на изотермы сор & ции. Если же, например, разным сортам материала соответствуют сильно отличающиеся друг от друга сорбционные изотермы, возникает необходимость в раздельных градуировках для каждого сорта. Источником неустранимых погрешностей служит также гистерезис сорбционных изотерм. Чувствительность влагомеров обычно очень высока в области влагосодержаний, соответствующих средним значениям относительной влажности р; она уменьшается при Ф85ч - 90 %, а для влагосодержаний, близких к максимальному гигроскопическому ( р96 - 97 %), результаты измерения становятся ненадежными. [19]
Результаты сорбции воды полимерами часто записываются с помощью математического выражения закона Генри. В этом случае количество сорбированной воды ( масса, объем, молярное содержание), отнесенное к количеству полимера или смеси полимер - вода, откладывается на графике как функция активности паров воды. В широком интервале измерений такая обработка сорбционных изотерм редко приводит к линейным зависимостям, поэтому необходимо найти такой вид изотермы, который позволил бы упростить обработку экспериментальных результатов, особенно при высоких степенях влажности. С практической точки зрения это очень важно, поскольку интерполяция и экстраполяция количества воды, сорбированного при высокой относительной влажности, являются очень важными процедурами при расчете параметров, характеризующих защитные свойства полимерных мембран и качество полимерных покрытий. [20]
Традиционно скорость этого изменения определяют при разных температуре и концентрации растворов и парциальном давлении паров. Интенсивность сорбции обычно оценивают с помощью кинетических кривых и сорбционных изотерм. Увеличение дефектности устанавливают качественно, проводя повторную сорбцию жидкой среды на тех же образцах после их высушивания. Помимо того что среда, проникающая в полимер, вызывает набухание, возможен также процесс изменения структуры полимера и степени его упорядоченности без ощутимого изменения объема. [21]
Изотермы сорбции и десорбции, как правило, определяются эмпирически для каждого материала в отдельности. Аналитическое определение уравнений этих характеристик весьма затруднительно в частности потому, что материалы содержат влагу с различными формами связи. Различные исследователи предлагали различные уравнения, описывающие сорбционные изотермы определенных групп материалов; уравнения эти основаны на обработке экспериментальных данных. [22]
Изотермы сорбции и десорбции, как правило, определяются эмпирически для каждого материала в отдельности. До настоящего времени не существует аналитического метода определения уравнений этих характеристик. Различные исследователи предлагали различные уравнения, описывающие сорбционные изотермы определенных групп материалов; уравнения эти основаны на обработке экспериментальных данных. [23]
У некоторых материалов равновесная влажность слабо зависит от температуры; однако у большинства материалов изотермы сорбции и десорбции с изменением температуры перемещаются. С повышением температуры та же равновесная влажность материала достигается при более высокой влажности воздуха. Влияние температуры менее велико, если изотермы сорбции и десорбции получены в статическом режиме - при неподвижном воздухе; движение воздуха увеличивает влияние температуры на сорбционные изотермы. [24]
Полагают, что должно быть тесное соответствие между сорбцией различных жидкостей для данного производного целлюлозы и его растворимостью в жидкостях. Макбейн и сотрудники [638] изучали сорбцию паров 23 различных веществ нитроцеллюлозой и нашли, что сорбция при 90 % - и относительной упругости паров находится в пределах от 1 до 100 % от веса образца. В этой работе показано, что хорошие растворители нитроцеллюлозы, такие как бутилацетат или ацетон, сорбируются хорошо, а индифферентные жидкости, как например вода или гексан, сорбируются плохо. Плохие растворители, которые вызывают набухание материала, занимают промежуточное положение. Сорбционные изотермы в определенной области упругости паров для хороших растворителей имеют четко выраженную сигмоидную форму. Сигмоидная форма становится менее отчетливой для промежуточных растворителей, а изотерма для индифферентных жидкостей является вогнутой по отношению к оси упругости пара, что должно быть при строгой поверхностной адсорбции. [25]