13.7. Разбавленные растворы полимеров

Растворы полимеров условно делят на две области: область разбавленных растворов и область концентрированных растворов. Разбавленными считаются растворы, концентрация которых не превышает десятых долей %. При такой концентрации растворы имеют молекулярную степень дисперсности. Строго говоря, их нельзя относить к коллоидным системам, в которых частицы являются агрегатами молекул, в разбавленных растворах полимеров существуют отдельные макромолекулы. В этом случае не имеется поверхности раздела между макромолекулой и растворителем, то есть система является однофазной, гомогенной.

В разбавленном растворе сегменты макромолекулы располагаются так, что занимаемые ими объемы не перекрываются. Объем, из которого сегмент или макромолекула в целом вытесняет другие сегменты или макромолекулы, называется исключенным объемом сегмента (макромолекулы). Эффективный исключенный объем сегмента не является реальным объемом, а представляет общий результат сил притяжения и отталкивания между элементами системы.

Таким образом, разбавленные растворы полимеров представляют собой системы, в которых отдельные макромолекулы разделены областями чистого растворителя. Объем, занимаемый макромолекулой в разбавленном растворе, называется координационной сферой. При фотографировании макромолекулы фотоустройством, закрепленным неподвижно относительно центра инерции макромолекулы, координационная сфера получается в виде некоторого объема вследствие теплового движения сегментов.

В разбавленных растворах координационные сферы макромолекул не перекрываются. Это положение является структурным критерием разделения растворов полимеров на разбавленные и концентрированные.

Как будет показано ниже, существует еще и термодинамический критерий такого разделения. В разбавленных растворах концентрация сегментов внутри координационной сферы превышает их среднюю концентрацию в растворе.

Значение разбавленных растворов полимеров состоит в том, что они позволяют изучать свойства индивидуальной макромолекулы, получить модель газового состояния полимера. На свойствах разбавленных растворов основаны все методы определения молекулярной массы полимеров и их молекулярно-массового распределения.