第3章 高分子溶液ppt课件.ppt

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1、第三章高分子溶液(PolymerSolution)3.1高分子溶液的特征3.2高聚物的溶解3.3高分子溶液的热力学性质3.4高分子亚浓溶液3.5高分子浓溶液3.6聚电解质溶液3.7高分子/溶剂体系的相分离3.8共混物的混溶性第一节：高分子溶液的特征3.1.1研究高分子溶液的意义1.实际意义：高分子溶液在实际生产中具有非常重要的意义。如纤维的抽丝、塑料和橡胶的加工、涂料以及粘合剂的应用等，都离不开高分子溶液的应用。2.理论意义：在高分子物理学的研究中，利用高分子溶液的特点来研究:（1）高分子的形态—构象；（2）高分子尺寸的

2、大小；（3）高分子与高分子之间的相互作用；（4）高分子与低分子之间的相互作用；（5）帮助揭示高分子的化学结构；（6）测定高聚物的分子量和分子量分布等。3.1.2高分子溶液的一般特征高分子溶液与低分子溶液比较有一系列不同的性质，这主要是由于高分子的分子量比小分子要大得多，通常大几百甚至几千倍，这样大的量变必然带来质的变，从而使得高分子溶液具有某些特征。概括起来主要有以下几点：高分子的溶解过程要比小分子缓慢的多;柔性链高分子溶液的粘度要比小分子大很多;高分子稀溶液是处于热力学平衡态的真溶液（能用热力学函数来描述）;高分子溶液

3、的行为与理想溶液的行为有很大偏差，高分子溶液的混合熵比小分子大很多;高分子溶液性质存在分子量依赖性，而高聚物又有分子量多分散的特点，因此增加了高分子溶液性质的复杂性;第二节：高聚物的溶解3.2.1高聚物的溶解过程由于高聚物分子结构的复杂性；分子量大而且具有多分散性，分子的形状有线型、支化和交联的不同，此外，高聚物的聚集态又有晶态和非晶态之分，因此高分子的溶解过程要比小分子复杂得多。溶剂化概念：溶质与溶剂分子接触时，溶剂分子对溶质分子产生相互作用，此作用力大于溶质分子之间的相互作用力（内聚力），从而使得溶质分子彼此分离而溶

4、解于溶剂中的作用称为溶剂化作用。非晶高聚物的溶解过程通常来讲非晶态高聚物的溶解分为两个阶段：即溶胀阶段和溶解阶段。溶胀又分为两种类型：无限溶胀和有限溶胀。无限溶胀是指高聚物溶解于它的良溶剂时，能无限地吸收溶剂，直至溶解成为均匀的溶液为止，所以，溶解可以看成是高聚物无限溶胀的结果。有限溶胀是指高聚物吸收溶解，溶胀到一定程度之后，不论与溶剂接触多久，吸入的溶解量不再增加而达到平衡，体系始终保持两相状态，这种现象称为有限溶胀。因此，非晶态高聚物的溶解，首先是高聚物接触溶剂时，表面上的分子链段先被溶剂化，但由于高分子链很长，还有

5、一部分聚集在内的链段尚未被溶剂化，不能溶出，直到整个分子链被溶剂化，才能溶解于溶剂中。在溶剂化过程，溶剂分子由于高分子链段的运动，不断地扩散到高分子溶质的内部，使内部的链段也逐步溶剂化，从而使得高分子产生胀大的现象，我们把这种现象称为溶胀。溶胀后的高分子随着溶剂分子不断向内扩散，高分子不断被溶剂化，直到最后所有的高分子转入溶液，这时达到溶解。所以溶胀是溶解前必经的阶段，是高聚物在溶解过程所特有的现象。需要指出的是对于交联高聚物，只有溶胀没有溶解。溶胀度与交联度有关，交联度大的溶胀度小，交联度小的溶胀度大。对于非晶相高聚物

6、来讲，溶解度的大小与分子量有关，分子量大的溶解度小，而分子量小的溶解度就大。2.结晶高聚物的溶解非晶态高聚物的分子由于堆砌比较松散，分子间的相互作用较弱，因此溶剂比较容易进入高聚物内部使之溶胀和溶解。而晶态高聚物由于分子排列规整，堆砌紧密，分子间的相互作用力强，以致溶剂分子进入高聚物内部比较困难，从而使得晶态高聚物的溶解比非晶态高聚物的溶解要困难得多。结晶高聚物有两类：极性的结晶高聚物如：聚酰胺等非极性结晶高聚物如：聚乙烯等（1）、对于极性的结晶高聚物如PA、PET等，分子间有强的相互作用力，在适当的极性溶剂中在常温下就

7、可以溶解。这是因为结晶高聚物中含有部分非晶相成分，当它与溶剂相接触时，溶剂与非晶相部分强烈的相互作用，产生放热效应，使结晶部分晶格被破坏，同时受溶剂化作用而溶解。如：聚酰胺(PA)在常温下溶于苯酚、甲酚中；聚酯(PET)可以溶解于间甲酚等中。（2）、对于非极性结晶高聚物的溶解，通常需要加热到接近高聚物熔点，使高聚物的晶体晶格被破坏，再与溶剂作用发生溶解。如：PE溶解在四氢萘中（120oC）Tm=135oC全同PP在十氢萘中（130oC）Tm=165oC总的来讲，结晶高聚物的溶解需要经过两个过程：第一个过程是需要吸热，使得

8、晶格被破坏；分子链开始运动;第二个过程是破坏了晶格的高聚物与溶剂作用达到溶解。因此结晶高聚物的溶解除了与分子量的大小有关之外，而高聚物的分子量越大，溶解越困难，这主要是由于分子间作用力随分子量增加而增大；还与结晶高聚物的结晶度有关，结晶度越高，溶解度越小。3.2.2溶剂的选择要溶解特定的高聚物，应如何选择它的溶剂，目