高分子物理高分子溶液介绍教学文案.ppt

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1、高分子物理高分子溶液介绍高分子溶液性质的特点1、高分子溶液粘度大（一般浓度为1-2%的高分子溶液，其粘度就与纯溶剂有数量级的差别，例如如5%的NR-苯溶液已成为冻胶）2、高分子溶液是热力学稳定体系（热力学上稳定的二元或多元体系，是真溶液、分子分散、均相）3、高分子溶液的行为与理想溶液有很大的偏离4、高分子溶液的性质随浓度变化很大5、高分子溶液的性质存在分子量依赖性（高聚物有分子量大且具有多分散性的特点，增加了高分子溶液性质研究的复杂性）本部分主要内容溶解过程中的热力学高分子溶液的热力学性质重点高分子溶液的渗透压难点高分子在溶液中的分子形态与尺寸高分子与溶剂的相互作用重点

2、高分子溶液的相分离重点难点研究溶液的理论意义第一节：聚合物的溶解和溶剂选择（重点）一、聚合物溶解过程及其特点由于高聚物结构的复杂性：（1）分子量大而且具有多分散性（2）分子的形状有线型、支化和交联（3）高分子的凝聚态存在非晶态结构、晶态结构、取向态、织态等因此，高聚物的溶解现象比起小分子物质的溶解要复杂得多。（1）高聚物的溶解要达到分子分散的均相体系，一般需要较长时间；（2）溶解过程分两个阶段：先溶胀，后溶解高聚物分子量巨大，分子的运动比小分子慢的多，溶剂分子会很快扩散到高聚物内部，引起链段运动，高聚物体积膨胀，然后才是高分子均匀分散于溶剂中，达到完全溶解。即使是良溶剂

3、也不能一次完全克服高分子间的内聚力高聚物溶解过程的有如下特点：溶胀：溶解过程中首先是溶剂分子扩散到高分子内部引起高分子链段运动，出现体积膨胀现象。溶解：溶质分子（高分子链）通过分子扩散与溶剂分子混合成为分子分散的均相体系。溶胀分为有限溶胀和无限溶胀无限溶胀是指聚合物能无限制的吸收溶剂分子直至形成均相溶液—溶解有限溶胀是指聚合物吸收溶剂到一定程度后，不管与溶剂分子接触多长时间，溶剂吸入量不再增加，聚合物的体系也不再增大，高分子链段不能挣脱其他链段的束缚，不能很好地让溶剂扩散，体系始终保持两相状态。交联高聚物？？溶胀是链段运动的表现。只有链段协同运动才导致大分子链的位移和分

4、离，这就是无限溶胀。溶解就是无限溶胀的结果。问题：聚集态不同的聚合物，其溶解过程是如何的？二、高聚物溶解过程的热力学解释高聚物的溶解过程实质上是溶剂分子进入高聚物，克服大分子间作用力（溶剂化），达到大分子和溶剂分子相互混合的过程。其自发进行的条件是：混合热T是溶解时的温度混合熵因为在溶解过程中，分子的排列趋于混乱，混合过程熵的变化是增加的而的正负及大小主要取决于溶液中存在的三种不同的相互作用力。１、与分子间作用力有关，溶液中存在哪些作用能？１）溶剂分子间作用力２）高聚物大分子间作用力３）高聚物－溶剂分子间作用力只有当高聚物－溶剂分子间作用力大于前两者时，混合热才能为负值

5、。溶解过程的第一个热力学参数即极性高分子+极性溶剂强烈相互作用放热，<0，<0高聚物能发生溶解１）例外：ＰＶＡ室温下不溶于水，因为ＰＶＡ有很强的氢键。升温可溶例如：聚丙烯腈＋二甲基甲酰胺（DMF），即混合热为负值的情况非极性结晶高聚物+非极性溶剂吸热２）要使高聚物溶解　　　　，必须满足

6、改变所引起的熵变。溶解过程的第二个热力学参数对于极性聚合物溶于极性溶剂时，溶剂化作用强烈，会在高分子链的周围形成一层分子排列规整的溶剂化层，使高分子链变得僵硬，构象不易改变这时　　为负值，甚至使<0，进而使溶解过程停止。举例：蛋白质的水溶液，先溶解后析出。液—液，混合，无相变一般来说，线型非晶聚合物在常温下即可溶解。三、聚集态结构不同的聚合物的溶解1）非晶聚合物的溶解非晶聚合物：自由基聚合的PS、PMMA，PVAC、NR等非晶聚合物——液相溶剂——液相堆砌松散，分子间相互作用较弱，溶剂分子容易渗入聚合物内部晶相液相相变溶剂液相液—液混合相变需要吸热，能量从何而来？因此就

7、要区分极性晶态高聚物的溶解和非极性晶态高聚物的溶解2）结晶聚合物的溶解结晶聚合物：PE、PP、PA、PET结晶聚合物极性晶态聚合物室温下可溶解例如：室温下，ＰＥＴ，　ＰＡ可以溶解，为什么？因为极性晶态高聚物的非晶部分与极性溶剂混合时，二者强烈的相互作用会放出大量热量，使晶格破坏，因而溶解过程可在室温下进行。那么是否可以这样理解：非晶部分先溶解，结晶部分后溶解？不能，因为非晶部分和结晶部分是一个整体，只能是非晶部分与极性溶剂强烈作用，溶胀，放热，结晶部分与非晶部分一起溶解。对于非晶高聚物，溶解度与分子量有关。对于晶态聚合物，溶解度不仅依赖于