حجم مولی یا چگالی پلیمر

چگالی پلیمر چگونه مشخص می شود؟

حجم مولی ( Vm ) یا چگالی پلیمر به عنوان حجم اشغال شده توسط مولکول های پلیمر بر حسب واحد حجم در هر مول در دما و فشار معین تعریف می شود. چگالی ( _ρ ) به عنوان نسبت جرم مولی و حجم مولی تعریف می شود. :

ρ = M / V _m

به دلیل ماهیت ترتیبی پلیمرها، ممکن است از جرم مولی و حجم واحد تکرار ساختاری برای پلیمرهای به اندازه کافی بلند استفاده کنیم.

پلیمرها می توانند در حالت کریستالی، آمورف یا مایع (لاستیک) باشند. حالت کریستالی با آرایش منظم زنجیره ها همراه است. زنجیرها ممکن است به موازات یکدیگر در مسافت طولانی قرار گیرند یا ممکن است به شکل مارپیچ بپیچند، یا ممکن است به صورت لاملا روی هم قرار گیرند، جایی که زنجیره‌ها روی خود تا می‌شوند و کریستال‌ها را تشکیل می‌دهند.

یک قانون سرانگشتی می گوید، حجم یک پلیمر کریستالی تقریباً ۱٫۴۳ برابر حجم واندروالس آن است.

V _cr ≈ ۱٫۴۳ V _w

از سوی دیگر، پلیمرهای آمورف، مانند یک مایع منجمد، فقط نظم کوتاهی دارند. بسته به اینکه دما بالاتر یا پایین تر از نقطه انتقال شیشه ای باشد، آنها می توانند در حالت لاستیکی یا شیشه ای باشند. پلیمرهای آمورف چگالی بسته بندی به طور قابل توجهی کمتر از پلیمرهای در حالت کریستالی دارند:

V _am ≈ ۱٫۶۰ V _w

بسیاری از خواص به طور مستقیم با جرم و بسته بندی مرتبط هستند، یعنی به چگالی پلیمر (یا حجم ویژه متقابل آن)، قابلیت انبساط حرارتی و تراکم پذیری همدما بستگی دارند. به عنوان مثال، خواص مکانیکی، مانند مدول، و نسبت پواسون به جرم و بسته بندی بستگی دارد.

اندازه گیری حجم مولی

اندازه گیری حجم مولی نسبتاً آسان است. بنابراین برای بسیاری از پلیمرهای رایج در شرایط استاندارد و تابعی از دما گزارش شده است. این داده ها را می توان در بسیاری از کتابچه های راهنمای خصوصیات فیزیکی پلیمرها یافت. در صورتی که حجم یا چگالی فقط برای شرایط استاندارد شناخته شده باشد، چگالی پلیمر در دماهای دیگر را می توان با استفاده از توابع نمایی (برازش) ضریب انبساط حرارتی تخمین زد:

ρ (T) = ρ _۰ · exp(- α _۰ T )

که در آن α _۰ و ρ _۰ پارامترهای برازش هستند که برای بسیاری از پلیمرها جدول بندی شده اند. چگالی های اندازه گیری شده را می توان به یک سری توان نیز برازش داد:

ρ (T) = a _۰ + a _۱ T + a _۲ T ^۲ + …

گاهی اوقات هیچ داده چگالی برای پلیمر مورد نظر در دسترس نیست. در آن صورت، حجم مولی یا چگالی را می توان به راحتی با روش های مشارکت گروهی تخمین زد. در واقع، حجم مولی در دمای اتاق یکی از اولین ویژگی های فیزیکی بود که روش های مشارکت گروهی برای آن پیشنهاد شده بود. با این حال، اکثر روش‌های مشارکت گروهی برای ترکیبات با وزن مولکولی کم توسعه یافته‌اند و زمانی که برای پلیمرها اعمال می‌شوند، دقت کمتری دارند. ما روش های Krevelen و Hoy را توصیه می کنیم که به طور خاص برای پلیمرها توسعه یافته اند.

شکل زیر افزایش حجم مولی را در حالت شیشه ای و لاستیکی برای پلی استایرن نشان می دهد. مقادیر تجربی توسط Quach و Simha ^۲ اندازه گیری و مقادیر پیش بینی شده با روش Krevelen محاسبه شده است.

در تصویر زیر جدول چگالی پلیمر پلی استایرن متناسب با دما در جدول زیر آورده شده است.

عوامل مؤثر بر چگالی ماده

همانطور که گفته شد، چگالی پلیمر یا هر ماده ی دیگری، عبارت است از تقسیم جرم آن بر حجم آن. این معمولاً در شرایط استاندارد دما و فشار اندازه گیری می شود: ۰ درجه سانتی گراد و ۱ اتمسفر فشار.

یکی از عوامل موثر بر چگالی یک ماده این است که اتم ها در یک حجم معین چقدر متمرکز هستند. در برخی موارد، موادی که از اتم‌هایی با وزن اتمی کمتر ساخته شده‌اند، چگالی بیشتری نسبت به مواد با وزن اتمی بالاتر دارند، زیرا اتم‌ها فشرده‌تر هستند. این به ویژه برای جامدات صادق است.

از جمله عوامل موثر می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• دما
• فشار
• ساختار کریستالی
• غلظت و …

کلام آخر

مجموعه شمش پلاستیک آزادی تولیدکننده انواع شمش، بوشن، لوله، میله پلاستیکی می باشد. از جمله محصولات تولیدی این مجموعه می توان به زلامید، پلکسی گلس، فایبرگلس، پلی اتیلن، پلی استایرن، پلی آمید، پلی کربنات، ای بی اس و… اشاره کرد. برای مشاهده قیمت ورق پلی اتیلن و … وارد شوید.