Драглі, їх утворення

Драглями називаються полікомпонентні не текучі системи, що містять високомолекулярну речовину і низькомолекулярний розчинник. Драглі можна розглядати як розчин полімера в низькомолекулярному розчиннику, що втратив текучість, або як сильно набухлий полімер, що поглинув велику кількість рідини, та все ж набув текучості.

Відсутність текучості – основна властивість, що характеризує драглі. При великому надлишку розчинника її можна пояснити утворенням просторової сітчастої структури, побудованої з макромолекул або агрегатів макромолекул полімера, з'єднаних досить міцними зв'язками . На відміну від структур, утворених міцелами ліофобних золей, ці зв 'язки можуть виникати між будь-якими частинами гнучких макромолекул, а не тільки між їх кінцевими групами. В ячейках такої просторової структури знаходиться низькомолекулярна рідина. Зв'язки між макромолекулами або їх агрегатами можуть мати різну природу. Як правило, вони виникають між несольватованими ділянками макромолекул і є результатом взаємодії полярних груп, тобто можуть бути хімічними зв'язками, в тому числі водневими. Якщо полімер містить іоногенні групи, що несуть протилежні заряди, можлива і електростатична взаємодія.

Можливі два принципово різні способи одержання драглів. Драглі можна одержати при необмеженому набуханні полімера в низькомолекулярному розчиннику, а також в драглі можна перетворити розчин полімера.. Основною умовою утворення драглів з розчину є обмежена розчинність полімера в розчиннику. Тому всі фактори, що визначають розчинність полімера, впливають на процес драглеутворення. До таких факторів відносяться пониження температури розчину і введення в розчин домішок, що зменшують розчинність полімера.

Процес драглювання починається при певній критичній концентрації розчина полімера, характерній для конкретної системи полімер – розчинник. При концентрації нижче критичної драглі не утворюються. Зниження температури сприяє виникненню і зміцненню міжмолекулярних контактів, бо знижується розчинність полімера і зменшується кінетична енергія макромолекул. Перехід розчину полімера в драглі при охолоджені здійснюється безперервно і не характеризується якою-небуть певною температурою . Розчинність полімера можна зменшити введенням в розчин невеликих кількостей домішок, що погіршують розчинну здатність розчинника.

На процес драглеутворення в водних розчинах амфотерних високомолекулярних електролітів великий вплив має Рн розчину. Драглювання найбільш ефективно протікає при значеннях Рн, близьких до ізоелектричної точки. В ізоелектричному стані по всій довжині макромолекулярного ланцюга розподілені протилежно заряджені групи, які взаємодіючи з такими ж групами інших молекул, сприяють установленню міжмолекулярних зв'язків.

Із збільшенням концентрації драглів або із зростанням розміру дифундуючих частинок швидкість дифузії зменшується. Якщо розміри частинок дифундуючої речовини такі великі, що частинки не можуть пройти через петлі макромолекулярної сітки то дифузії взагалі не буде. На цьому основано застосування напівпроникних мембран, для розділення багатокомпонентних рідких або газових сумішей.

Дифузія в драглях лежить в основі гель-фільтрації – ефективного метода розділення молекул за їх розмірами. За допомогою гель-фільтрації можна відділити полісахариди від моносахаридів, білки від амінокислот та інших низькомолекулярних з'єднань.

Механічні властивості драглів, наприклад їх еластичність і пружність, залежать від концентрації. Чим вища концентрація драглів, тим вища вірогідність виникнення міжмолекулярних зв'язків і тим кращі властивості міцності драглів.

Деякі драглі мають тиксотропні властивості. У таких драглів міцність контактів між макромолекулами повинна бути невеликою.

У драглів високомолекулярних з'єднань часто спостерігається синерезис – відділення від драглів рідини, яке супроводжується зменшенням його розмірів при збереженні загальної форми.

Драглі і процеси драглеутворення мають велике значення в техніці і біології. Окремі стадії у виробництві штучних волокон, різних клеїв, вибухових речовин пов'язані з утворенням драглів.

Хлібопекарське, макаронне тісто, що використовується для борошняних кондитерських виробів, представляє собою набухлий у воді білок – концентровані драглі з зернами крохмалю.

Досить велике і біологічне значення драглів. Основним вмістом будь-якої живої клітини є протоплазма, яку можна розглядати як досить рухомі драглі, побудовані в основному з молекул білка.