Transport of sulphur dioxide in polymers

Summary Studies were made of the permeation, solution, and diffusion of sulphur dioxide in polyethylene, polyamide (Nylon 11), and polycarbonate at 25 °C and at pressures up to one atmosphere. The steady-state permeability coefficients of sulphur dioxide in all three polymers were pressure-dependent, and the effect of pressure on the solution and diffusion processes, which together govern the overall permeation process, account for the observed relations. Solution and diffusion in the two glassy polymers, polyamide and polycarbonate, were strongly pressure-dependent whereas in polyethylene diffusion was pressure-dependent but solution obeyed Henrys law. The vapour pressure isotherms of the glassy polymers obeyed a modified Langmuir expression suggesting that two concurrent sorption mechanisms were operative, the filling of microvoids within the polymer structures and ordinary Henrys law solution. Kinetic sorption-desorption studies showed that diffusion was “Fickian” in polyethylene and polyamide over the entire pressure range. It was also “Fickian” in polycarbonate at pressures up to approximately 25 cm Hg, but “non-Fickian” at higher levels. For each polymer, diffusion coefficients were determined by steady-state permeation and transient sorption-desorption methods, and the separate methods gave similar values.

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Zusammenfassung Permeation, L?sung und Diffusion von Schwefeldioxid in Poly?thylen, Polyamid (Nylon 11) und Polycarbonat wurden bei 25 °C und Drucken bis zu einer Atmosph?re untersucht. Die station?ren Permeationskoeffizienten von Schwefeldioxid waren in allen drei Polymeren druckabh?ngig, und es erwies sich der Einflu? des Druckes auf die den Permeationsvorgang bestimmenden L?sungs- und Diffusionsvorg?nge als verantwortlich für die beobachteten Beziehungen. L?sung und Diffusion in den beiden glasigen Polymeren, Polyamid und Polycarbonat zeigen eine starke Druckabh?ngigkeit, w?hrend die Diffusion im Poly?thylen zwar druckabh?ngig war, der L?sungsvorgang jedoch dem Henryschen Gesetz gehorcht. Die Dampfdruckisothermen der glasigen Polymeren gehorchen einem modifizierten Langmuirschen Ausdruck, womit sie andeuten, da? zwei Sorptionsmechanismen gleichzeitig wirksam sind: die Auffüllung der Mikrohohlr?ume im Inneren des Polymergefüges und eine normale Henrysche L?sung. Kinetische Sorptions-Desorptionsuntersuchungen haben gezeigt, da? es sich bei Poly?thylen und Polyamid im ganzen Druckbereich um eine Ficksche Diffusion handelt. Das gleiche gilt für Polycarbonat bei Drucken bis zu etwa 25 cm Hg, jedoch nicht für h?here Drucke. Für jedes Polymer wurden die Diffusionskoeffizienten mit Hilfe von station?ren Permeationsund nichtstation?ren Sorptions- und Desorptionsverfahren ermittelt, wobei die Verfahren ?hnliche Werte ergaben.