高分子溶液02402.ppt

高分子物理 第三章 高分子溶液 Why to study polymer solution? 3.1 聚合物的溶解The solution of polymers Key points for polymer dissolving 3.1.2 溶度参数 Hildebrand equation溶度公式 非极性聚合物混合热ΔHM的计算Hildebrand溶度公式： 下脚标1表示溶剂，2表示高分子 式中ε1、ε2：溶剂、高分子的内聚能密度，?1, ?2 – 分别为溶剂和高分子的体积分数 ，VM为混合后的总体积。 通常把内聚能密度的平方根定义为溶度参数δ 　δ＝ε1/2 单位为(J／cm3)1/2 由上式可见ΔHM总是正值，要保证ΔGM0，必然是ΔHM越小越好，也就是说ε1与ε2或δ1与δ2必须接近或相等。 3.1.3溶剂对聚合物溶解能力的判定 3.2 高分子稀溶液的热力学性质 任一组分在全部组成范围内都符合拉乌尔定律的 溶液。 P1＝P10x1 理想溶液的溶解过程没有热量变化，也没有体积变化。 △HM＝0 ； △VM =0 理想溶液的混合熵为： △SM ＝－k[N1lnx1+N2lnx2] ＝－R[n1lnx1+ n2lnx2] 式中：N1和N2分别为溶剂和溶质的分子数； n1和n2分别为溶剂和溶质的摩尔数； x1和x2分别为溶剂和溶质的摩尔分数； K为波尔兹曼常数；R为气体常数； 3.2.2 Thermodynamics of polymer solutions Flory-Hunggins Theory (Mean-field theory) (1) The mixing entropy 混合熵 (2)Mixing Enthalpy and Huggins parameter(混合热和相互作用参数） (3) Gibbs free energy of polymer solution（混合自由能） （4）Excess chemical potential and ?- state（ “超额”化学位和?状态） 3.2.2 Flory-Krigbaum稀溶液理论 高分子溶液中溶剂的超额化学位(非理想部分)： △μ1E＝ △H1E＋ △S1E 引入两个参数：κ1称为热参数， ψ1称为熵参数。 κ1 - ψ1 = x1-1/2 定义参数：θ＝ κ1 T/ ψ1 θ单位：温度 θ 称为Flory温度： ①当T＝θ时，△μ1E=0，此时高分子“链段”间与高分子链段与溶剂分子间的相互作用相等，高分子处于无扰状态，排斥体积为零。 ②当T＞θ，△μ1E＜0，溶剂分子与高分子链段相互作用，使高分子链舒展，排斥体积增大，溶剂为良溶剂。 ③当T＜θ，△μ1E＞0，高分子链段彼此吸引，排斥体积为负，温度越低，溶剂越劣，聚合物易折出。 当T＝θ时，△ μ1E =0，此时高分子“链段”间与高分子链段与溶剂分子间的相互作用相等，高分子处于无扰状态，排斥体积为零。 θ温度时，△ μ1E ＝0，但△HM≠0，△SM都不是理想值，只是两者的效应相互抵消。说明高分子溶液是一种假的理想溶液。 通常：选择溶剂和温度来满足△μ1E＝0的条件，称为θ条件和θ状态。状态下所用的溶剂称为θ溶剂，θ状态下所处的温度称为θ温度。 它们两者是密切相关互相依存的，对某种聚合物，当溶剂选定以后，可以改变温度以满足θ条件；或选定某一温度后改变溶剂的品种，也可以利用混合溶剂，调节溶剂的成分以达到θ条件。 3.3 Phase equilibrium of polymer solution(高分子溶液的相平衡) What is the physical meaning of the second Viral coefficient A2? What we can get from the following equation? 3.4 高聚物混合物 高分子合金的相容性 Compatibility 判断互容的实验方法——实地试验 Research method for blended materials 共混的Tg 相容性观察方法总结 3.5 增容方法 ?状态与理想状态