现代高分子物理-上半部分-第3章.pdf

现现现现代高分子物代高分子物代高分子物代高分子物理理 （（（（上半部分上半部分上半部分上半部分）））） 第三章高聚物的气体透过性能 王忠王忠刚刚 1 高分子膜的气体透过原理 气体在膜内气体在膜内的透过遵循循 “溶解溶解-扩散扩散”机制机制。 气体在高压侧膜表面溶解，然后在压力 驱动下向膜基体扩散，最后在膜的低压侧表 面逸出面逸出。 22 3 气体透过高分子膜的量(Q)可用下式表示： A(P −P ) Q P 1 2 ll Q为单位时间内透过膜的气体体积，单位为 33 cm (STP)/(STP)/s；ll为为膜膜的的厚厚度度；PP 和和PP 分分别别为为高高压压 1 2 侧和低压测的气体分压，单位为cmHg. P为高分子膜的气体透过系数，它能衡量 气气体体透透过过高高分分子子膜膜的的难难易易程程度度，单单位位为为 3 2 cm (STP)⋅cm/cm ⋅s ⋅cmHg . 10 3 2 1 barrer=10 ×cm(STP)⋅cm/cm ⋅s ⋅cmHg . 4 P值随高分子膜和气体种类的不同差别很大， 可可在bbarrer至至00001b00001b. arrer之之间间变变化化。 5 常用聚合物的透气性能 6 7 因因为为PP DSDS D : 扩散系数，S :溶解系数 气体在膜中的透过选择性为扩散选择性和溶解 选择性的乘积： 8 气体在橡胶态聚合物中的扩散模型 a) 分子模型 气体在聚合物膜中的扩散被认为是一种活化过程。由于 橡胶态聚合物分子链的松弛时间短，链段可以自由运动，使 得不同大小的孔洞（自由体积）不断地形成或消失非常快， 使得气体从使得气体从一个孔洞向另个孔洞向另一个孔洞扩散迁移个孔洞扩散迁移。。 9 Mears认为，气体扩散跃迁活化能(ED)可按下式计算： 1 2 ( ) ED πN δ λ CED A 44 δδ是是透透过过气气体体分分子子的的动动力力学学直直径径，，CEDCED为为聚聚合合物物的的 内聚能密度，N A 为Avogadro常数，λ为气体分子碰 撞撞的的