3.3.3. Стерическая стабилизация дисперсных систем полимерами
Элементарные сведения о полимерных веществах

Для того чтобы в полной мере понять механизм стабилизирующего действия высокомолекулярных веществ в результате формирования адсорбционно-сольватных оболочек, необходимо предварительное изучение особенностей свойств разбавленных и концентрированных растворов полимеров. При изложении теорий стабилизирующего действия полимеров мы будем полагать, что такие знания у студентов уже есть. Для тех, кто их ещё не имеет данный материал не будет понятным, поэтому предварительно следует обратиться к изучению растворов полимеров. Самый необходимый минимум знаний о свойствах разбавленных и концентрированных растворов высокомолекулярных веществ, без которого невозможно обойтись при обсуждении их стабилизирующего действия, будет здесь приведен.

Прежде всего сформулируем понятие «высокомолекулярное вещество». В соответствии с современными представлениями к высокомолекулярным веществам относят такие соединения, которые имеют молекулярную массу (М) более 10⁴. Такие макромолекулы в растворах способны сворачиваться в клубки, размер которых определяется рядом факторов.

Среди этих факторов основное влияние можно приписать молекулярной массе. Так для расчета среднеквадратичного радиуса макромолекулможно использовать формулу [нм], которая позволяет оценить порядок размера свернутой в клубок макромолекулы. Расчет по этой формуле позволяет приближенно оценить возможный размер макромолекул, который составляет соответственно 6, 20, 69 нм при средней молекулярной массе 10⁴, 10⁵, 10⁶. Очевидно, что если встретятся частицы, на поверхности которых адсорбированы молекулы такого размера, то энергия притяжения на расстояниях, соответствующих удвоенному размеру макромолекул в адсорбционных слоях частиц окажется недостаточной для удержания их в фиксированном положении, так как при расстояниях 40-100 нм интенсивность межмолекулярного притяжения будет незначительной.

Размер и форма макромолекулярных клубков сильно зависят от жесткости макромолекул, концентрации растворов, сольватации, температуры, присутствия других веществ, способных изменить интенсивность межмолекулярного взаимодействия полимер-растворитель.

При одном и том же среднем значении молекулярной массы молекулярные клубки будут более компактны, если макромолекулы обладают большей гибкостью. Гибкость зависит от наличия ионогенных групп, громоздких заместителей, присутствия циклов и кратных связей в основной цепи макромолекулы. Молекулярные клубки способны разворачиваться, а макромолекулы распрямляться при сильном взаимодействии с молекулами растворителя. При повышении температуры макромолекулы будут сворачиваться в более компактные клубки, если при этом снижается взаимодействие макромолекул с растворителем, т.е. уменьшается сольватация, и, наоборот, разворачиваться, если сольватация увеличивается. В этой связи влияние температуры на стабилизирующее действие полимерных веществ будет различным в зависимости от её влияния на межмолекулярные взаимодействия в растворах.

Введение веществ, способных усиливать или ослаблять взаимодействие макромолекул с растворителем, может повышать или ослаблять стабилизирующее действие полимерных веществ.

Соответственно влиянию на свойства макромолекул в растворах все эти факторы оказывают влияние и на устойчивость дисперсных систем, стабилизированных полимерными веществами. При рассмотрении теорий стерической стабилизации мы будем обращаться к соответствующим свойствам растворов полимеров и давать им краткую характеристику.