ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Особенности электризации сополимеров и смесей гомополимеров из "Защита полимеров от статического электричества" В предыдущем разделе было показано, что вид, положение и концентрация полярных групп в полимерах оказывает влияние на их статическую электризацию. Опубликованный экспериментальный материал позволяет считать доказанной связь между заряжением и химической структурой полимерных материалов. Поэтому представляет интерес рассмотрение особенностей электризации сополимеров и смесей гомополимеров ввиду их многокомпонентности и возможности направленного взаимного влияния сомономеров. Из-за сложности получения сополимеров, высокой степени чистоты и методических трудностей в течение длительного времени практически отсутствовали исследования по данной проблеме. Лишь недавно появилась серия работ японских авторов [152, 153, 156—160], которые несколько восполняют пробел в изучении статической электризации сополимеров и смесей гомополимеров. [c.53] В качестве модельных соединений [152, 153, 157] синтезировали сополимер стирола с малеиновым ангидридом и его производные (табл. 8). Сополимер стирола с малеиновым ангидридом благодаря высокой реакционной способности ангидридных циклов легко образует различные производные при взаимодействии с водой, спиртами, щелочами, аммиаком и др. Эти соединения представляют собой сополимеры с различной молекулярной массой при одинаковом содержании функциональных групп. Из данных табл. 8 видно, что натриевая соль сополимера практически не электризуется. Остальные сополимеры можно расположить в ряд по уменьшению величины статического потенциала трения ангидрид илшд эфир амид кислота. [c.53] Все образцы имеют отрицательную полярность. После сушки в течение 3 мес потенциал повышается у сополимеров с карбоксильными и эфирными группами. Это объясняют десорбцией влаги (при длительной сушке), ранее поглош енной карбоксильными группами на поверхности сополимера. Присутствие влаги ускоряет диссоциацию карбоксильных групп и повышает поверхностную проводимость. Состояние равновесия при заряжении устанавливается во всех случаях в течение 20 с. Ввиду наличия свободных карбоксильных групп в сополимерах типа сложного эфира не было обнаружено влияния вида эфира на статический потенциал [157]. [c.56] Производные сополимера стирола с малеиновым ангидридом, высушенные в различных условиях, были расположены в трибоэлектрические ряды трения (рис. 17). Трибоэлектрические ряды недостаточно высушенных образцов обнаруживают хорошее соответствие с числом молекул воды, которые могут координировать с полярной группой [161]. Это свидетельствует о том, что вода, адсорбированная полярной группой, оказывает влияние на процессе электризации. Вместе с тем в случае одновременного присутствия в сополимерах групп разных типов (карбоксильная, эфирная и др.) трудно точно выявить влияние каждой из них. Сополимеры типа амида и натриевой соли, подвергнутые длительной сушке, обнаруживают хорошие антистатические свойства в условиях измерения (табл. 8, рис. 17). Предполагают [157], что это обусловлено влиянием следов оставшейся влаги. [c.56] Хорошо высушенные образцы были испытаны в вакууме и полученные данные обработаны по формуле (15) с построением зависимости lg (EIE ) — t (рис. 19). Когда по кривым на рис. 19 определили константу скорости утечки электрических зарядов К, то оказалось, что а = а К. Отсюда может быть вычислена а. [c.57] Номера соединений соответствуют приведенным в табл. 8. [c.57] Эти результаты показывают, что а. К ж изменение а определяет а. Данное обсуждение справедливо для того случая, когда предполагают неизменной скорость утечки заряда во время трения и после него. Однако необходимо учитывать и утечку через материал, которым трут образец, а также перегруппировку электрических зарядов. Из рис. 19 видно, что константа скорости утечки зарядов для имидопроизводного изменяется со временем. Авторы [157 считают эту особенность характерным свойством образцов со средней скоростью утечки зарядов. [c.57] Статический потенциал трения у производных сополимеров стирола с малеиновым ангидридом уменьшается по мере повышения поверхностной проводимости, диэлектрической постоянной и константы скорости утечки зарядов (см. табл. 8). [c.57] Зависимость акс от Ig К является линейной (рис. 20). Чем выше диэлектрическая постоянная образца, тем легче под влиянием полярных групп, введенных в цепь сополимера, осуществляется адсорбция влаги и диссоциация на ионы и в результате тем выше электропроводность. [c.57] Рассмотренные данные показывают, что существует тесная связь между константой скорости утечки зарядов, концентрацией карбоксильных групп и равновесной величиной статического потенциала трения для полимерных веществ на основе сополимера стирола с малеиновым ангидридом (рис. 23). Это можно объяснить тем, что вода адсорбируется пропорционально числу карбоксильных групп. [c.59] Снижение скорости утечки зарядов под влиянием сушки также подтверждает, что влага является определяюш им фактором в процессе электризации. [c.61] Изменение же в ряде случаев прямолинейной зависимости lg (Е Ео) — t (рис. 19, 22) под влиянием условий измерения показывает, что равновесная величина статического потенциала трения не определяется сразу по скорости утечки заряда. [c.61] Поскольку обычно заряды статического электричества образуются в результате взаимного трения или контакта между телами, то большое значение, кроме знания химической структуры материалов, имеет точная оценка состояния соприкасаюш,ихся поверхностей. Поэтому имеется много трудностей в установлении количественной зависимости между химической структурой полимера и его способностью к электризации. Но если исследовать двухкомпонентные полимерные системы, которые состоят из звеньев, различающихся по электростатическим характеристикам, то окажется возможным избежать указанных выше трудностей и сравнить перенос электрических зарядов в компоненты сополимера. [c.61] Статический потенциал трения изменяется в широких пределах в зависимости от состава сополимеров. На рис. 25 представлены данные для сополимеров, состоящих из звеньев, которые заряжаются с разной полярностью. Наблюдается две особенности в форме кривых заряжения. Так, у сополимеров стирола с метилметакрилатом и с акриламидом определенного состава, при котором происходит изменение знака образующихся зарядов, несмотря на продолжительное трение не достигается состояние равновесия. Причины этого явления пока не выяснены. При электризации сополимеров того же состава в области низкого начального потенциала величина Е уменьшается в обратном направлении. Предполагают [156], что последнее происходит потому, что скорость образования положительных и отрицательных зарядов зависит от состава и связана с передачей зарядов в компоненты сополимера. [c.61] Для кривой 1с — содержание малеинового ангидрида для кривой 2, 3 с — содержание стирола. [c.62] Таким образом, чем полярнее молекула, тем сильнее она притягивает электрические заряды. [c.63] На основании приведенных выше рассуждений с помощью формул (20)—(26) авторы [158, 159] вычислили статический потенциал трения для сополимера стирола с метилметакрилатом различного состава. [c.64] Результаты этих расчетов приведены в табл. 10. Рассматриваемый здесь сополимер не содержит строго чередующихся мономерных звеньев из-за разницы в относительной активности мономеров А (0,52) и В (0,46). [c.65] Следовательно, должны наблюдаться различия в электризации сополимеров и аналогичных гомонолимерных смесей, так как последние представляют собой менее совершенную смесь мономерных единиц. [c.65] Подобный случай имел место при исследовании каучуков с привитым метилметакрилатом, полученных высаждением из бензольного раствора [163]. Если высаждение проводили метиловым спиртом, то сильнее проявлялись свойства метилметакрилата, а при высажде-нии петролейным эфиром обнаруживались свойства каучука. [c.66] Вернуться к основной статье