溶剂与溶溶解理论.ppt

第七章溶剂和溶解理论 溶剂是溶剂性涂料配方中的一个重要组成部分,不 仅用来溶解树脂、降低粘度以改善加工性能和施工性能 而且还影响涂料的粘结性、防腐性、户外耐久性及涂膜 的表观性(起泡、流挂、流平等),因此,通过溶剂的 选用可以改善涂料的某一或某几方面的性能 第一节溶剂的类型 按氢键强弱和形式,溶剂可分为三种类型 ①弱氢键溶剂:主要包括烃类和氯代烃类溶剂,烃类溶 剂又分为脂肪烃芳香烃。常用的有:石脑油、200#溶剂 油、甲苯、二甲苯、三氯乙烷等。 ②氢键接受型溶剂:主要指酮类和酯类。酮类比酯类便 宜,但后者气味芳香。常用的有:丁酮、丙酮、环己酮 甲苯异丁基酮、异佛尔酮、醋酸乙酯、醋酸丁酯、醋酸 异丙酯、醋酸-2-丁氧基乙酯等 第七章溶剂和溶解理论  ③氢键授受型溶剂:主要为醇类溶剂。常用的有 甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇 醇、丙二醇、二甘 醇单丁基醚等 第二节溶解理论 溶解力 溶剂的溶解力是指溶剂溶解成膜物质而形成高分子 聚合物的能 低分子化合物在溶剂中的溶解可用溶解度的概念来 描述。如蔗糖,食盐在水中的溶解,其机理是溶剂和溶 质分子或离子间的吸引力,而使溶质分子逐渐离开其表 面,并通过扩散作用均匀地分散到溶剂中去成为均匀溶 高分子化合物在溶剂中的溶解则大体上可分为溶胀 阶段和全部溶剂化两个阶段。接触溶剂表面的分子链最 先溶剂化---使高分子化合物内部溶剂化 溶剂化 程度逐渐增加-全部溶剂化 第七章溶剂和溶解理论  可以看岀,溶剂对高分子聚合物溶解力的大小,溶解 速度的快慢,主要取决于溶剂分子和高聚合物分子的亲和 力所决定的溶剂向高聚物分子间隙中扩散的难易程度。 极性相似原则 H 第七章溶剂和溶解理论  (1)非极性分子四氯化碳没有电性的不对称、偶极 矩为0称为非极性物质。 (2)极性分子甲醇羟基显电负性而甲基显电正性 分子中电性分布不对称,偶极矩不为0,称为极性物质。 偶极矩数值越大,极性越大 (3)极性分子的缔合 规律:韭极性溶质溶于非极性或骃极性溶剂中,极性 溶质溶于极性溶剂中,即“同类溶解同类”-这就是极 性相似原则的核心 比如,乙醇是极性的,能够溶解于极性的水;而苯是 非极性的,不和水相混溶;硝基纤维素是极性的,能够溶 解于极性的酯和酮,而不溶解于非极性或弱极性的烃类化 合物。 这个规律仅仅是从定性的方面来说明溶质与溶剂之间 的关系,比较准确的方法是要考虑溶解度参数 第七章溶剂和溶解理论  溶解度参数相近的原则 1、溶解度参数的定义和物理意义 溶解度参数是内聚能密度的平方根,它是分子间力的 种量度。数字表达式为 6=(△E)12 5—溶解度参数(JM3)12、或(Ca/CM3)12 △E——每摩尔物质的内聚能 ∨——摩尔体积(1CaCM3)12=2.046×103 (J/CM3)12 如果以A——溶剂、B——溶质 FA溶剂分子间的自聚力 FE 溶质分子见的自聚力 溶剂和溶质分子间的相互作用力。 第七章溶剂和溶解理论  当FAFAB或FBFAB时,则不相溶。 当FABFA或FABFBB时,则溶质可以溶解在溶剂 实践证明:当作用于溶剂分子与溶质分子间的作用力 相等时,最容易实现自由混溶,或者说,当溶剂和溶质的 溶解度参数相同时,溶质便可以在溶剂中溶解。所以,δ 是表征物质溶解性的一个物理量。 对干高分子物质体系,通常|5A-513-18 时,就可以估让为能够溶解 个差值越小越妊。 2。溶解度参数的确定 1)溶剂和混和溶剂的溶解度参数 a、单一溶剂的溶解度参数可以从表中查得--涂料 工业上常用有机溶剂的溶解度参数及氢键值表。 第七章溶剂和溶解理论  b、混合溶剂的溶解度参数可以通过计算求出 8mix甲18;+282+甲383+…+nbn 式中屮—各组分的体积分数 各组分的溶解度参数。 例一、已知二甲苯的61-8.8、￥-丁丙酯的62-12.6。 若以体积分数计、配制成33%二甲苯和67% Y-丁丙酯的混合溶剂,其δmix是多少? 解:6mi 0.33×8.8+0.67×12.6 10.6 (2)高分子聚合物的溶解度参数 高聚物与溶剂不同,它们是不挥发性物质,可以通过实 验对比的方法测得高聚物的δ值。 在涂料工业中常用树脂的溶解度参数可以通过查表来确 定——涂料中常用树脂的溶解度参数表 第七章溶剂和溶解理论  3、溶解度参数的应用 ①依据溶解度参数相同或相近可以互溶的原则,判断树 脂在溶剂(或混合溶剂)中,是否溶解 例二、聚苯乙烯的δ1=8.5-9.3聚醋酸乙烯树脂的δ2平均值为 94。试问:前者在丁酮(6丁=9.3)中