溶液的组成及其作用

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1、3.4溶液一、溶液的组成及其作用成型应用：流延法薄膜、胶片、浇铸制品主要组分：溶质＋溶剂溶质：聚合物＋助剂溶剂：烃、芳烃、氯代烃类、脂类、醚类、　　　　醇类溶剂要求：良好的溶解性能，无色、无臭、无毒、不燃．吸水量低，化学稳定性高、沸点较低、成本低等．溶解性能：结构相似可以互溶（经验法则），热力学溶度参数δ相等或者相近溶度参数δ：混合溶剂的溶度参数δm聚合物溶液的助剂：增塑剂、稳定剂、色料、稀释剂等。前三种助剂与在3.2节中所讨论的完全相同，稀释剂：对聚合物来说，是一种有机性的非溶　剂，混合溶剂中的一个组分。可以降　低粘度、　

2、减少成本、提高挥发性。．二、聚合物的溶解１、溶解过程：无定形聚合物片状、粉状、粒状＋溶剂，溶剂化：溶剂分子逐渐向空隙部分侵入，聚合物分子发生溶剂化。溶胀：聚合物的体积逐渐膨胀，即发生溶胀。自然溶解：片状、粉状或粒状聚化物成为粘性小团，再彼此间粘结而成为较大的团块。按比重的大小，团块或沉或浮．如果对这种团块不加任何搅动，则聚合物分子需要经过几天或更长时间的继续溶胀，相互脱离和扩散的过程方能成为溶液。自然溶解过程，在工业上不能允许强化溶解过程：方法：加速溶胀、扩散作用①采用琉松或颗粒较小的聚合物作原料．②加热溶解，③利用搅拌防止

3、团块的发生或摧毁团块。具有结晶的聚合物溶解＝溶胀＋扩散①由于它们的分子排列很规整，敛集比较紧密和分子间的作用力大，所以在溶解上比无定形聚合物更要因难和复杂些，即使是微具结晶倾向的聚合物也有显著的影响。例如：许多晶形聚合物于室温时在溶剂中只能作轻微的溶胀而不溶解如：聚乙烯＋甲苯②当温度升高，甚至要升高到它们的熔点以上，待晶相消失后才能溶解。③温度下降时，晶形聚合物则又会从溶液中析出。④溶解时的温度对所成溶液粘度会发生一定影响。图3—15是表示在不同的温度下用甲乙酮—甲苯(3：1)混合溶剂配制氯乙烯—乙酸乙烯酯共聚物(浓度为37

4、．5％)冷至75℃时的粘度变化情况。影响原因：结晶，低温溶解，仍保留晶体结构，粘度高。高温溶解，晶体结构破坏，粘度低一些。温度高至一定温度，晶体结构完全破坏，再升高粘度不再变化。放置一段时间，粘度增加，原因：结晶。分子在溶液中仍然可以活动，由于活动分子间距到达分子作用力的范围以内，晶形结构有形成，随着晶形结构增加，粘度增加。粘度到达溶液的凝胶点，粘度增加的倾向会减弱。聚合物溶液的粘度聚合物溶液的粘度就决定于溶剂的粘度，溶液的浓度和聚合物的性质与分子量。在不考虑其他因素的基础上，其关系可表为：式中η为溶液的粘度，A、B、C均为

5、常数，决定于聚合物的性质和分子量，η0为溶剂的粘度；为c溶液的浓度。温度对溶液粘度的影响:除结晶作用外，须视溶剂的性质而定。良性溶剂(如甲苯对聚苯乙烯)，溶液的粘度随温度的上升而下降。因为溶剂的粘度会随温度的上升而下降。良性溶剂中的聚合物分子大多是舒展的，所以在温度升高时几乎没有向舒展发展的余地，甚至从实验证明它们反会出现少许向始曲发展的倾向。非良性溶剂(如环已院对聚苯乙烯)，粘度则随温度的上升而上升。溶剂粘度虽也随温度上升而下降，但在不良溶剂中，当温度由低变高时，聚合物分子链会从比较卷曲的状态向比较舒展的状态发展，从而使粘

6、度上升，工业配制聚合物溶液的溶剂绝大多数都是良性溶剂。而且一般仍是浓度较大的溶液，这种溶液粘度随温度变化的关系就是在温度变化不超过50℃的范围内溶液粘度的对数(1ogη)与绝对温度的倒数(1／T)呈直线性关系。剪切力的影响：假塑性液体，聚合物分子的链在溶液中都比较舒展，在受有应力时既允许变形，又能很顺利地定向，这样，抵抗流动的阻力(即粘度)，就会因应力的增加而减小。宾哈液体，如果溶液的浓度已高至聚合物分子间能形成疏松的胶凝结构，则促使这种溶液流动时必须给予一定的应力以摧毁这种胶凝结构，因此，溶液又会出现宾哈液体的流动行为。有

7、些还表现出摇镕性液体的行为。3．4．3溶液的制备成型用聚合物溶液，合成聚合物时制成的，如酚醛树脂和聚酯等的溶液。而另一些则需在用时配制，如乙酸纤维素和氯乙烯—乙酸乙烯酯共聚物的溶液等。配制溶液所用的设备，一般都用附有强力搅拌和加热夹套的釜。为便于将聚合物结块撕裂和加强搅拌作用，也有在釜内加设各式挡板的。以下结合上面所述溶解过程原理，工业上常用的配制方法。1．慢加快搅法配制时，先将选定的溶剂在溶解釜内加热至一定温度，然后在快速搅拌和定温下，缓缓加入粉状或片状的聚合物．直至投完应加的量为止。2．低温分散法先特溶剂在溶解釜内进行降

8、温，直到它对聚合物失去活性的温度为止，然后将应加的聚合物粉状物或片状物一次投入釜中，并使它很好地分散在溶剂之中，最后再在不断地搅拌下将混合物逐渐升温。配制溶液时，对溶剂和溶液加热的温度，应在可能范围内尽量降低，不然即使在溶解釜上设有回流冷凝装置，也会引起溶剂的过多损失，甚至影响生产安全．另