高分子物理溶液性质ppt课件.ppt

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1、高分子的溶液PolymerSolution内容介绍1.高分子的溶解过程与溶剂选择2.高分子的稀溶液理论3.高分子的分子量及其发布1.高分子的溶解过程与溶剂选择高分子溶液是高分子溶于溶剂中所形成的热力学上稳定的二元或多元体系。高分子溶液的性质随浓度的不同有很大的变化。就溶液的粘性和稳定性而言，可分为高分子稀溶液和浓溶液。1.高分子的溶解过程与溶剂选择浓度在1%以下的为稀溶液，粘度很小而且比较稳定，主要用于测定分子量及其分布、分子尺寸和形态等。浓溶液一般在15%以上，其粘度较大，稳定性较差，常用于涂料、胶粘剂及纺丝液等。1.高分子的溶解过程与溶剂选择1.1高分

2、子溶解过程的特点高分子结构比较复杂，分子形状可以是线型的，也可以是支化的或交联的，其聚集态又有晶态和非晶态之分。所有这些因素造成了高分子的溶解现象比小分子物质要复杂的得多。1.高分子的溶解过程与溶剂选择与小分子溶液相比，高分子溶液具有以下特点：高分子溶液的溶解过程比较缓慢。高分子溶液的粘度比小分子溶液粘度大得多高分子溶液的行为与理想溶液有很大偏差1.高分子的溶解过程与溶剂选择通常高分子溶解过程要经过两个阶段：（1）溶胀－溶剂分子向高分子中扩散，使高分子体积膨胀。（2）溶解－高分子均匀分散在溶剂中，形成热力学上稳定的均相体系。1.高分子的溶解过程与溶剂

3、选择对于交联高分子来说，由于有交联的化学键束缚，只发生溶胀，而不会溶解。1.高分子的溶解过程与溶剂选择溶解度与高分子的分子量有关分子量大的溶解度小，分子量小的溶解度大。对于交联高分子来说，交联度大的溶胀度小，交联度小的溶胀度大。1.高分子的溶解过程与溶剂选择晶态高分子的溶解比非晶态高分子要困难得多非晶态高分子的堆砌比较疏散，分子间作用力弱，因此溶剂分子比较容易渗入高分子内部使之溶胀和溶解。1.高分子的溶解过程与溶剂选择1.2高分子溶剂的选择高分子的溶解性比较复杂，除了与其本身结构有关外，还同溶剂的种类有关。如何选择高分子溶剂，目前尚无成熟的理论。不过，

4、适用于小分子溶解的经验规则，也可用于高分子的溶剂选择。1.高分子的溶解过程与溶剂选择（1）相似相溶(极性相近)的原则极性相近的原则极性大的聚合物，溶于极性大的溶剂中极性小的聚合物溶于极性小的溶剂中非极性聚合物溶于非极性溶剂中1.高分子的溶解过程与溶剂选择聚合物溶剂极性丁苯橡胶甲苯、苯、汽油、己烷非极性聚苯乙烯苯、甲苯、丁酮小聚乙烯醇水、乙醇较大聚丙烯腈DMF强表1聚合物与溶剂的极性1.高分子的溶解过程与溶剂选择（2）溶剂化原则聚合物的溶解也与溶剂化作用有关。溶剂化作用是指溶质与溶剂的基团之间所产生的物理化学作用。这种作用可以使溶质分子之间相互分离而溶于溶剂

5、中。1.高分子的溶解过程与溶剂选择具体地说，极性高分子的亲核基团能与溶剂分子上的亲电基团相互作用；极性高分子的亲电基团则与溶剂上的亲核基团相互作用，这种溶剂化作用可促进聚合物的溶解。1.高分子的溶解过程与溶剂选择3.溶度参数相近原则在高分子溶液的研究中，通常用溶度参数δ，它定义为内聚能密度的平方根。1.高分子的溶解过程与溶剂选择聚合物和溶剂的溶度参数越相近，越易溶解。如聚苯乙烯是弱极性的（δ=9.1），因此，溶度参数（δ=8.9~10.8）的甲苯、苯、氯仿等极性不大的液体都是它的溶剂。一般来说，非极性高分子同溶度参数值相差3.6时，聚合物就不能溶解了。1.

6、高分子的溶解过程与溶剂选择混合溶剂的溶度参数可按下式估算除了使用单一溶剂外，还可使用混合溶剂，有时在单一溶剂中不能溶解的高分子，可在混合溶剂中发生溶解。1.高分子的溶解过程与溶剂选择极性很强的聚丙烯腈（δ=12.7~15.4），但它却不能溶于溶度参数相近的乙醇、甲醇、苯酚、乙二醇等，这是因为这些溶剂的极性较弱了，而只有极性分数在0.682至0.924的DMF、二甲基乙酰胺、乙腈、DMSO等溶剂中。因此，在选择高分子溶剂时，三个原则都应考虑。1.高分子的溶解过程与溶剂选择1.3高分子溶解过程的热力学分析在恒温恒压下，溶解过程的混合自由能变化为：ΔGM=ΔHM

7、-TΔSM溶解过程能自发进行的条件是：ΔGM<01.高分子的溶解过程与溶剂选择一般来说，高分子同溶剂混合时，熵变总是增加的，ΔSM＞0，这样的正负取于ΔHM的正负与大小。对于极性高分子和极性溶剂体系，高分子同溶剂有很强的相互作用，混合时放热，ΔHM＜0，ΔGM<0，高分子能发生溶解。1.高分子的溶解过程与溶剂选择非极性高分子在溶解过程中，一般要吸热ΔH＞0a.当TΔSM＞ΔHM时，ΔGM＜0,溶解可以进行。b.当TΔSM＜ΔHM时，ΔGM＞0不发生溶解。1.高分子的溶解过程与溶剂选择根据可知，升温或改变溶剂来降低ΔHM将有利于溶解的进行。2.高分子稀溶

8、液理论2.1Flory-Huggins高分子溶液理论Flory-H