Набухание представляет собой самопроизвольный процесс поглощение ВМС больших объемов низкомолекулярной жидкости, сопровождающейся значительным увеличением объема ВМС. В процессе растворения ВМС происходит главным образом диффузия молекул растворителя в высокомолекулярное в – во. Это обусловлено двумя факторами:

1. Большей подвижностью маленьких по сравнению с макромолекулами ВМС молекул растворителя

2. Неплотной упаковкой макромолекул ВМС.

Процесс проникновения молекул растворителя в макромолекулы ВМС приводит к тому, что при набухании объем полимера всегда увеличивается, а объем всей системы уменьшается. Уменьшение объема системы при набухании, называемая контракцией, в большинстве случаев описывается следующим эмпирическим

где V – концентрация;

m - масса жидкости, поглощенной при набухании одного кг. полимера ( степень оводнения);

a и b - константы.

Концинтрация системы при набухании полимера объясняется ориентацией молекул растворителя в результате их “поглощения” макромолекулами , что способствует увеличению плотности системы.

На первой стадии взаимодействия ВМС и низкомолекулярной жидкости образуется гетерогенные системы, состоящая из ВМС и свободной низкомолекулярной жидкости.

Суммарный тепловой эффект при набухании ВМС обычно положительный.

Набухание представляет собой специфическую стадию процесса растворения ВМС, а весь процесс растворения можно разделить на четыре стадии.

1. Исходная стадия. Система гетерогенна, двухфазна: чистая низкомолекулярная жидкость и чистый полимер Ж1 + Ж2.

2. Стадия набухания. Система расслаивается на две жидкие фазы : одна фаза – раствор низкомолекулярного компонента в компоненте ВМС Ж1 ® Ж2, где Ж2 – набухший ВМС, а Ж1 чистая низкомолекулярная жидкость. Вторая фаза представлена чистой низкомолекулярной жидкостью.

3. Стадия образования второго раствора Ж2®Ж1

4. Стадия полного растворения – превращение гетерогенной (двухфазной) системы галогенной Ж1®Ж2.

Различают два вида набухания – неограниченное и ограниченное.

Неограниченное представляет собой набухание, последовательно переходящее через все четыре стадии в полное растворение, то есть с образованием однофазной системы. Так набухают каучуки в бензоле, нитроцеллюлоза в ацетоне, белок в воде, целлюлоза в ацетоне, белок в воде, целлюлоза в медно – аммиачном растворе.

Ограниченное – набухание, не переходящее в полное растворение, останавливающееся на второй или третьей его стадии. Так набухают при комнатной температуре желатина и целлюлоза в воде.