Teori Difusi Polimer
THEORY OF DIFFUSION OF POLYMERS
Untuk larutan encer dari polimer A dalam pelarut berbobot molekul rendah B, terdapat teori yang terperinci, di mana molekul polimer dimodelkan sebagai rantai bola-pegas (lihat Gambar 8.6-2). Setiap rantai merupakan susunan linier dari N bola dan N – 1 pegas Hooke. Bola-bola tersebut dicirikan oleh koefisien gesekan yang menggambarkan resistensi hukum Stokes terhadap gerakan bola melalui pelarut. Model ini juga mempertimbangkan fakta bahwa, saat sebuah bola bergerak, ia mengganggu pelarut di sekitar semua bola lainnya; ini disebut sebagai interaksi hidrodinamik. Teori ini pada akhirnya memprediksi bahwa difusivitas harus berbanding lurus dengan N^(-1/2) untuk N yang besar. Karena jumlah bola berbanding lurus dengan berat molekul polimer M, hasil berikut diperoleh:
Ketergantungan akar kuadrat terbalik cukup baik dibuktikan oleh eksperimen. Jika interaksi hidrodinamik antar bola tidak disertakan, maka seseorang akan memprediksi D ∝ 1/M. Teori difusi diri dalam polimer yang tidak encer telah dipelajari dari beberapa sudut pandang. Teori-teori ini, yang cukup kasar, mengarah pada hasil bahwa
Data eksperimen setuju lebih kurang dengan hasil ini, tetapi eksponen pada berat molekul bisa sebesar 3 untuk beberapa polimer. Meskipun teori umum untuk difusi polimer telah dikembangkan, belum banyak yang dilakukan dengannya. Sejauh ini, teori ini telah digunakan untuk menunjukkan bahwa, dalam larutan encer polimer yang mengalir, tensor difusivitas (lihat Eq. 17.1-10) menjadi anisotropik dan bergantung pada gradien kecepatan. Juga telah ditunjukkan bagaimana menggeneralisasi persamaan Maxwell-Stefan (lihat Eq. 17.9 dan Eq. 24.1) untuk cairan polimerik multikomponen. Kemajuan lebih lanjut dalam subjek ini diharapkan melalui penggunaan simulasi molekuler.