Неорганическая
Органическая
Коллоидная
Биологическая
Биохимия
Токсикологическая
Экологическая
Химическая энциклопедия
Советская энциклопедия
Справочник по веществам
Гетероциклы
Теплотехника
Углеводы
Квантовая химия
Моделирование ХТС
Номенклатура
Таблица Менделеева
Неорганические реакции
Органические реакции
Молярные массы
Форматирование формул
Редактор формул
Уравнивание реакций
Электронное строение атомов
Игра «Таблица Менделеева»
Термодинамические свойства
Конвертер величин
Гальванопара
Форум
Лекарства
Фармацевтика
Термины биохимии
Коды загрязняющих веществ
Стандартизация
Каталог предприятий



Следующая страницаСодержаниеПредыдущая страница

Глава 3. Межфазовая поверхность «твердое тело-газ»
3.1. Удельная и удельная активная поверхность волокон

Примером типичных коллоидных систем в текстильной промышленности являются полимерные волокна в газовой или жидкой среде. Сами полимерные волокна следует рассматривать как коллоидное состояние вещества в связи с ярко выраженным проявлением поверхностных свойств этих материалов, что прежде всего определяется величиной их удельной поверхности. Именно высокая величина удельной активной поверхности волокон, наряду с химической природой полимеров, обеспечивает хорошие адсорбционные свойства таких материалов в этом состоянии, а значит высокие окрашиваемость, адгезию, гигроскопичность и др.

Для волокон, форма которых может быть аппроксимирована в простейшем случае цилиндром, удельную поверхность можно рассчитать по формуле

, (1.3.1)

а при l»r

, (1.3.2)

гдеl, r− длина и радиус поперечного сечения волокна, соответственно.

Не рассматривая диспергирование полимерных волокнообразующих материалов, в результате которого происходит трехмерное уменьшение размера, остановимся на его двумерном изменении, что характерно для процесса образования (формования) волокон. В таком случае r<<l и расчет удельной поверхности следует проводить по формуле

. (1.3.3)

Плотность большинства волокнообразующих материалов находится в пределах 0,9-2,5 г/см3. Средняя толщина синтетических и искусственных волокон (диаметр) обычно составляет (2-5)·10-5 м, а в некоторых случаях даже »10-6 м. Максимальная удельная поверхность волокон, рассчитанная по внешним размерам при плотности полимера »1 г/см3, составляет Aуд= 4 м2/г.

Естественно, чем выше плотность полимера, тем меньше будет удельная поверхность волокна. Хотя эта величина удельной поверхности на два-три порядка меньше, чем соответствующая характеристика в системах с коллоидно-диспергированными частицами, но все же достаточно велика, чтобы волокна, нити, ткани, нетканые материалы обладали высокими адсорбционными свойствами.

Удельная активная поверхность может быть больше или меньше удельной поверхности, рассчитанной из геометрических размеров волокон. Она определяется наличием на поверхности волокон полярных групп, надмолекулярной структурой (плотностью упаковки макромолекул), наличием пор, размером молекул адсорбата, с помощью которого она определяется и т.д. Найденные для ряда волокон величины удельной поверхности методом низкотемпературной адсорбции азота или аргона приведены в табл. 1.6 наряду с некоторыми другими свойствами основных волокон. Удельная активная поверхность, найденная по адсорбции водяных паров при температурах выше температуры стеклования волокон, как правило, на два порядка выше. Для хлопка, например, она составляет 200-400 м2.

В отличие от многих неорганических сорбентов волокна могут изменять свою надмолекулярную структуру при адсорбции паров некоторых веществ, особенно если в результате адсорбции образуются полимолекулярные слои жидкости, в которой полимер может набухать. В этой связи найденные различными способами величины удельной активной поверхности волокон различаются подчас весьма значительно.

Таблица 1.6

Некоторые свойства волокон

Волокно

r,г/см3

Ауд2

W0,см3

pH0

Хлопок, очищенный

от воска

1,51

0,7-6,0

0,257

1,7-2,5

Вискоза

1,50

1,0-1,9

0,181

-

Ацетат целлюлозы

1,31

0,4-2,1

0,221

Шерсть

1,31

0,5-1,0

-

Шелк

3,1

0,120

3,3-4,3

Полиамиды ароматические

1,45

0,2-1,6

0,159

2,7-3,9

Полиакрилонитрил

1,19

1,0-2,2

0,137

5,8-5,9

Полиэфир

1,39

0,2-0,5

0,055

Обозначение:r– плотность полимера, Aуд – удельная активная поверхность, W0 – удельный объем пор волокон, рН0 – точка нулевого заряда.

Другое затруднение, встречающееся при оценке удельной активной поверхности волокон, связано с их пористостью. Многие волокна в сорбционных процессах ведут себя как пористые сорбенты. Кроме того, формирование из полимерных волокон нитей и тканей, предельная плотность упаковки волокон в которых (объемная доля полимера) не выше 0,9, дополнительно приводит к формированию пористой структуры. Например, у фильтровальных материалов плотность упаковки волокон соответствует лишь 0,2. Можно рассматривать два типа пор – «внешние» поры, образующиеся в результате параллельного расположения волокон, и «внутренние», образующиеся в аморфных участках волокон. Рассматривая нити как плотноупакованные непересекающиеся цилиндрические стержни, можно рассчитать радиус образующихся пор, составляющий 0,137 r (радиуса волокна). Такие поры могут приводить к капиллярной конденсации. Размер внутренних пор составляет величину, характерную для мезопор (по классификации Киселева), т.е. имеющих размер от 2 до 100 нм.

Более подробно влияние пористой структуры текстильных материалов на их сорбционные свойства рассмотрим несколько позднее, а сейчас остановимся на принципиальных закономерностях методов определения удельной активной поверхности.


Следующая страницаСодержаниеПредыдущая страница

     © ХиМиК.ру




Реклама   Обратная связь   Дизайн