高分子物理(高分子溶液)ppt课件.ppt

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1、第4章高分子溶液PolymerSolution3WWhatispolymersolution?Whytostudypolymersolution?HOWtostudypolymersolution?Whatispolymersolution?高分子+高分子高分子+溶剂传统上广义上Whytostudypolymersolution?在理论研究方面:高分子溶液是研究单个高分子链结构的最佳方法在实际应用方面:粘合剂涂料溶液纺丝概述一.重要性高分子溶液是生产实践和科学研究均要碰到的问题生产实践中：①浓溶液——油漆，涂料，胶粘剂，纺丝液，制备复合材料用到的树脂溶液（电影胶片片基），高聚

2、物/增塑剂浓溶液等。②稀溶液——分子量测定及分子量分级（分布）。（高分子稀溶液是处于热力学平衡态的真溶液，可以用热力学状态函数来描述）概述二.分类①极稀溶液——浓度低于1％属此范畴，热力学稳定体系，性质不随时间变化，粘度小。分子量的测定一般用极稀溶液。②稀溶液——浓度在1％～5%。③浓溶液——浓度>5%，如：纺丝液（10～15％左右，粘度大）；油漆（60％）；高分子/增塑剂体系（更浓，半固体或固体）。HOWtostudypolymersolution?聚合物的溶解过程溶剂的选择溶解状态溶解热力学3.1高聚物的溶解3.1.1溶解的特点由于高聚物的结构复杂，分子量大，具有多分散性

3、，形状多样（线，支化，交联），聚集态不同（结晶态，非晶态），所以溶解的影响因素很多，溶解过程比小分子固体复杂的多。①溶解两个过程（溶剂分子小，聚合物分子大）溶胀（溶剂分子渗入到高聚物内部，使高聚物体积膨胀），溶解（高分子均匀分散到溶剂中，形成完全溶解的分子分散的均相体系）②溶解度与分子量分子量大，溶解度小；分子量小，溶解度大（对于交联高聚物：交联度大，溶胀度小；交联度小，溶胀度大）③溶解与聚集态有关非晶态较易溶解（分子堆砌较松散，分子间力较小）晶态态难溶解（分子排列规整，堆砌紧密）④溶解性与聚合物结构有关（线形、支化、交联）3.1.1.1非晶态聚合物:溶胀和溶解1.溶胀：溶剂

4、分子渗入聚合物内部，即溶剂分子和高分子的某些链段混合，使高分子体积膨胀2.溶解：高分子被分散在溶剂中，整个高分子和溶剂混合溶解度与分子量的关系：分子量大，溶解度小；分子量小，溶解度大3.1.1.2交联聚合物的溶胀平衡交联聚合物中，由于存在交联键，使得溶胀达到一定程度后，不在继续胀大，而是处于一种溶胀平衡状态。3.1.1.3结晶聚合物的溶解1.特点①热力学稳定相态，分子链排列紧密、规整，分子间作用力大，所以溶解要比非晶聚合物困难得多。②溶解有两个过程：首先吸热，分子链开始运动，晶格被破坏，形成熔融态聚合物。然后被破坏晶格的聚合物与溶剂发生作用，同非晶聚合物一样，先发生溶胀，再溶

5、解。1）.非极性结晶聚合物的溶解（要加热）这类聚合物一般是由加聚反应生成.分子间没有极性基团相互作用力，但由于分子链结构规整，所以也能结晶。溶解过程：往往是加热到接近时，晶格被破坏，被破坏的晶相再与溶剂作用。2）.极性结晶高聚物的溶解这类聚合物大多是由缩聚反应生成的，除了用加热方法使其溶解之外,也可在常温下加强极性溶剂，使之溶解.因为分子间存在极性基团的作用力，使得结晶聚合物含有部分无定形的非晶相成分，它与强极性溶剂接触时，产生放热效应，放出的热使结晶部分晶格被破坏，然后被破坏的晶相部分就可与溶剂作用而逐步溶解。★溶解不仅与分子量大小有关，更重要的是与结晶度有关，结晶度↑，溶

6、解度↓。3.1.2溶解过程的热力学分析聚合物的溶解过程就是高分子与溶剂相互混合的过程溶解自发进行的必要条件溶解过程中因此，能否溶解HM(a)极性高聚物溶于极性溶剂中，如果有强烈相互作用，一般会放热，HM<0,从而溶解过程自发进行。(b)大多数非极性高聚物溶解时，吸热，HM>0,从而溶解过程能自发进行取决于HM和TSM的相对大小HM0②和越接近，越小，则越能满足的条件，能自发溶解VM——溶液总体积——溶剂的体积分数——溶质的体积分数——溶剂的溶度参

7、数——溶质的溶度参数溶度参数所以，代入Hildebrand溶度公式得：C.E.D:内聚能密度3.溶度参数的测定(1)小分子溶剂的溶度参数由Clapeyron-Clausius公式计算：①先求得（摩尔蒸发热）②再根据热力学第一定律换算成：③然后由可计算出——摩尔蒸发热——溶剂气化后得体积——溶剂气化前得体积3.溶度参数的测定（2）聚合物的溶度参数：由于聚合物不能气化，因此它的溶度参数只能用间接得方法测定，通常用粘度法和交联后的溶胀度法，另外还可用直接计算法。A粘度法原理：如果高聚物的溶度参数与溶剂的溶度参