[理学]高分子物理 3.ppt

Chapter 3  Polymer solutions 3.1 Outline 3.2 Dissolution of polymers 3.2.1 Solution process 3.2.2 Selection of solvents 3.3 Thermodynamics of polymer solutions 3.3.1 Thermodynamics of ideal solutions 3.3.2 Deviations of polymer solutions and ideal solutions 3.3.3 Theory of polymer solutions 3.3 Phase balance of polymer solution 3.3.1 Osmometry 3.3.2 Phase separation 3.4 Thermodynamics of solubility for polymer blends 3.4.1 Phase separation curve 3.4.2 Thermodynamics analysis 3.5 Plasticization of polymers 3.6 Gel and colloid 3.1 Outline 3.1.1 Importance 生产实践： Solutions of polymers are used in several important applications, e.g. adhesives and coatings. ①浓溶液——油漆，涂料，胶粘剂，纺丝液，制备复合材料用到的树脂溶液（电影胶片片基），高聚物/增塑剂浓溶液等。 ②稀溶液——分子量测定及分子量分级（分布）用到的稀溶液。 科学研究： 分析高分子化学结构、构象、分子量、分子量分布； The classical analyses of polymers， e.g.，　size exclusion chromatography, osmometry, viscometry and light scattering. 利用高分子溶液特性，建立高分子的系列测定手段（蒸汽压，渗透压，沸点，冰点，粘度，光散射等）。 3.1.2 Category ①极稀溶液——浓度低于1％，热力学稳定体系，性质不随时间变化，粘度小。分子量的测定一般用极稀溶液。 ②稀溶液——浓度在1％～5%。 ③浓溶液——浓度5% ，如：纺丝液（10%～15％左右，粘度大）；油漆（60％）；高分子/增塑剂体系（更浓，半固体或固体）。 3.2 Dissolution of polymers 3.2.1 Solution process 3.2.1.1 Characteristics of solution process 　　　高聚物结构复杂、分子量大、具有多分散性、形状多样（线、支化、交联）、聚集态不同（结晶态、非晶态）。 　　　溶解影响因素很多，溶解过程比小分子固体复杂得多。 溶解两个过程： 　　溶胀（溶剂分子渗入到高聚物内部，使高聚物体积膨胀）； 　　溶解（高分子均匀分散到溶剂中，形成完全溶解的分子分散的均相体系）。 影响因素： ①溶解度与分子量 分子量大，溶解度小；分子量小，溶解度大（对于交联高聚物：交联度大，溶胀度小；交联度小，溶胀度大） ② 溶解与聚集态有关 非晶态较易溶解（分子堆砌较松散，分子间力较小）晶态态难溶解（分子排列规整，堆砌紧密） ③ 结晶高聚物溶解与高聚物的极性有关 3.2.1.2 Swell and dissolution 　　　　　　for noncrystalline polymers 溶胀又分为两种： ①无限溶胀 　　线型聚合物溶于良溶剂中，能无限制吸收溶剂，直到溶解成均相溶液为止。即溶解可看成是聚合物无限溶胀的结果。 　　例：天然橡胶在汽油中；PS在苯中。 ②有限溶胀 　　对于交联聚合物以及在不良溶剂中的线性聚合物来讲，溶胀只能进行到一定程度为止，以后无论与溶剂接触多久，吸入溶剂的量不再增加，而达到平衡，体系始终保持两相状态。 　　　用溶胀度Q（即溶胀的倍数）表征这种状态，用平衡溶胀法测定之。 溶胀度＝溶胀后溶胀体总体积/溶胀前高分子体积 可见：溶胀度等于溶质体积分数的倒数。 即： －－聚合物在溶胀体中的体积分数 溶胀度法高物实验：将称量的交联聚合物放到一系列不同溶剂中去，让它在恒温下充分溶胀，达到平衡时对溶胀体称重，可求出聚合物在各种