13.10. Взаимодействия в растворах полимеров

В растворах полимеров существуют различные типы межмолекулярного и внутримолекулярного взаимодействия. Межмолекулярные взаимодействия – это взаимодействия различных макромолекул и взаимодействие полимера с растворителем. Внутримолекулярные взаимодействия – это взаимодействие соседних сегментов, характеризующее термодинамическую жесткость цепи, так называемое близкодействие, и взаимодействие удаленных по цепи сегментов, но вследствие изгиба цепи оказавшихся рядом (дальнодействие). При дальнодействии образуется петля минимального размера, зависящего от гибкости цепи, и удаленные сегменты образуют контакты типа полимер - полимер.

Второй вириальный коэффициент связан с температурой и исключенным объемом следующим соотношением:

(13.14)

где и – удельные объемы растворителя и полимера, - параметр, связывающий объемную долю полимера с изменением энтропии:

Легко видеть, что при .

При температуре, равной , раствор полимера ведет себя как идеальный, т.е. как бы не взаимодействует с растворителем. Эта температура называется - точкой или температурой Флори.

При - температуре взаимодействия в растворе не устраняются, а лишь компенсируют друг друга. Происходит компенсация дальнодействия и взаимодействия с растворителем. - температура подобна температуре Бойля для реального газа, когда собственный объем молекул газа компенсируется силами межмолекулярного взаимодействия. Таким образом, разбавленный раствор полимера при - температуре является моделью газового состояния макромолекулы, когда индивидуальная макромолекула не возмущена никакими посторонними взаимодействиями.

Измерение свойств разбавленных растворов полимеров позволяет определять молекулярную массу полимеров и молекулярно-массовое распределение.