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溶胀平衡法测算交联聚合物的交联密度全解
* * 溶胀平衡法测算交联聚合物的交联密度 交联或网状聚合物,只要交联键不破坏,就不能被溶剂溶解,但交联聚合物仍能吸收大量溶剂而溶胀,形成凝胶。溶胀过程中,有两种作用力在相互竞争: (1)溶剂力图渗入聚合物内部使其体积膨胀; (2)由于交联聚合物膨胀导致网状分子链向三维空间伸展,使交联网受到应力而产生弹性回缩。 当这两种竞争的作用相互抵消、达到平衡时溶胀结束,称达到了溶胀平衡。 溶胀、溶胀平衡 可以根据交联聚合物吸收溶剂的质量或体积定义溶胀度Q: 另外定义溶胀比q: 溶胀度、溶胀比 溶胀平衡方程式 从热力学角度考虑,溶胀平衡时,溶胀体内溶剂的化学位与溶胀体外溶剂的化学位相等,即 溶胀前 溶胀后 1 λ 而溶胀过程中体系自由能的变化由两部分组成:一部分是聚合物与溶剂的混合自由能△GMix,另一部分是交联网变形的弹性自由能△Gel,所以有: 小 于 0 大 于 0 根据Flory-Huggins的晶格模型理论: 而根据橡胶高弹性统计理论: 小 于 0 大 于 0 于是得到交联聚合物溶胀平衡方程式 由于 ,因而有: 式中ρ2是聚合物密度, 是溶剂的摩尔体积, 为网链平均分子量。 由此,若已知聚合物与溶剂的相互作用参数 ,则从交联聚合物的平衡溶胀比q可求得相邻交联点间的网链平均分子量 ;反之若某一聚合物的 已知,也可求得参数 。 交联密度表示法: (1)相邻交联点间的网链平均分子量 (2)交联点密度 摩尔/厘米3 *
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