- •Курсовая работа: Использование высокомолекулярных веществ в фармацевтической технологии
- •Курск – 2009 г.
- •Глава 1. Определение, классификация, общая характеристика и свойства вмв. 4
- •Глава 2. Применение вмс в фармации 18
- •Введение
- •Глава 1. Определение, классификация, общая характеристика и свойства вмв.
- •1.1. Определение, классификация и структура молекул вмв.
- •1.2. Фазовые состояния вмс
- •1.3. Взаимодействие вмс с растворителем. Набухание.
- •1.4. Свойства растворов вмс
- •Глава 2. Применение вмс в фармации
- •2.1. Применение производных целлюлозы.
- •2.2. Применение производных винилпирролидона.
- •2.3. Применение полимеров акриловой и метилакриловой кислот.
- •2.4. Применение кремнийорганических полимеров (силиконов).
- •2.5. Применение неорганических полимеров.
- •Заключение
- •Список литературы
1.2. Фазовые состояния вмс
По сути, понятие фазового состояния для полимера означает определенную его структуру и характер взаимного расположения молекул. У полимеров отсутствует газообразное состояние по причине слишком больших размеров молекул, которые не могут испаряться. Твердые полимеры существуют в кристаллическом или аморфном состояниях.[4]
Кристаллическое состояние характеризуется дальним порядком в расположении частиц, т.е. порядком, в сотни и тысячи раз превышающим размеры самих частиц. В кристаллическом состоянии все молекулы ВМС находятся в одинаковой конформации, образуют однообразные надмолекулярные структуры — стержни, пластинки и т.д Типичным для полимеров является аморфное фазовое состояние, которое для линейного полимера в зависимости от температуры имеет три физических состояния: упруго-твердое (стеклообразное), высокоэластичное (каучукообразное) и пластическое (вязкотекучее). Взаимные переходы этих состояний сопровождаются изменением механических свойств полимера и изображаются в виде термомеханических кривых. Область низких температур соответствует стеклообразному или упруго-твердому состоянию полимера, который является жестким и почти не деформируется. Жесткость полимера связана с малой величиной кинетической энергии звеньев по сравнению с энергетическим барьером вращения. Звенья при этом не обладают вращательным движением, так как не могут преодолеть барьер, а проявляют лишь колебательное движение около положения равновесия.[5]
Повышение температуры до такой величины, при которой становится возможным поворот звеньев вокруг связи С-С, цепи становятся гибкими, в них начинает проявляться микроброуновское движение, и полимер переходит в высокопластичное (каучукообразное) состояние. В определенном интервале температур проявляется такое ценное свойство, как эластичность. Свойство эластичности связано с тем, что между цепями полимера сохраняются межмолекулярные связи по всей их длине, поэтому цепи не могут перемещаться друг относительно друга, но они приобретают гибкость за счет подвижности отдельных участков цепи. Такое состояние способствует легкой деформируемости полимера.
У разных полимеров интервал температур стеклования и текучести и абсолютные их значения не одинаковы. Между тем температура стеклования характеризует такое важное свойство, как морозостойкость. Морозостойкие материалы сохраняют эластичность при низких температурах. Чем ниже температура стеклования полимера, тем более он морозостоек. Например, для натурального каучука эта температура -73°С, для найлона -47°С.
При дальнейшем нагревании образца полимера он достигает температуры текучести, которая означает переход в вязкотекучее состояние. Это обусловлено ослаблением межмолекулярного взаимодействия цепей в результате повышения их кинетической энергии. Под действием приложенного усилия макромолекулы взаимно смещаются и после снятия нагрузки не возвращаются в исходное состояние. Полимер деформируется необратимо.[11]
Способность полимера к необратимой деформации называют пластичностью.
Необратимую деформацию, заключающуюся в постепенном перемещении цепей отдельными участками относительно друг друга, называют пластическим течением. При таком течении нарушаются межмолекулярные связи между цепями.
Зависимости деформации от температуры для линейного полимера с различным числом звеньев в цепи не идентичны. Температура стеклования почти не зависит от общей длины цепи. Это можно объяснить тем, что в процессе нагревания температура стеклования соответствует появлению вращательного движения звеньев цепи, но почти не связана с взаимодействиями между цепями. Температура текучести, отвечающая началу движения полимерных цепей, оказывается в сильной зависимости от длины цепи. При числе звеньев в цепи около 100 температура текучести практически совпадает с температурой стеклования. Это означает, что полимерам с короткими цепями присущи только два состояния - стеклообразное и вязкотекучее. По мере роста длины цепи увеличивается интервал температур стеклования и текучести, усиливаются эластические свойства полимера. Как показали работы В.А. Каргина, зависимость между степенью полимеризации и величиной интервала температур стеклования и текучести настолько явная, что ее можно использовать для определения молекулярной массы полимеров, причем этот метод не требует растворения полимера.[15]