第三章高分子溶液.pptx

第三章高分子溶液;高分子溶液、胶体及小分子溶液得区别;高分子溶液;目前对高分子稀溶液得研究较多,已经可以用定量

或半定量得规律来描述她们得性质,但对浓溶液得研

究不够,而浓溶液体系在生产实践中较重要。

3、高分子溶液性质所涉及得内容

①热力学性质(thermodynamicproperties):溶解过程中得

高分子溶液得渗透压(osmoticpressure),高分子溶液得分子形态(morphology)和尺寸(size),高分子溶液得相互作用(interaction),高分子溶液得相分离(phaseseparation)等。

②流体力学性质(rheologicproperties):高分子溶液得粘度(viscosity),高分子在溶液中得扩散(diffusion)和沉降(sedimentation)等。

③光学性质(opticalproperties):高分子溶液得光散射(lightscattering),折光指数(refractiveindex),透明性(transparency),偶极距(dipolemoment)等。

④电学性质(electricalproperties)

;Whytostudypolymersolution?;增塑;

①溶液纺丝(filature):浓度在20-30%,粘度大,稳定性差。PVC,PAN

②油漆(oilpaint),涂料(dope/paint):浓度可达60%,粘度更大。

③凝胶(gel):半固体状态。

④增塑高聚物(plasticizedpolymer):固体状浓溶液,有一定得机械强度。

⑤能互容得高聚物共混物(misciblepolymerblend)。;Howtostudypolymersolution?;9;3、1聚合物得溶解

3、1、1聚合物得溶解过程;

1、高聚物溶解得特点

由于高聚物结构得复杂性:分子量大且存在多分散性(polydispersity);形状有线性(linear),支化(branched),交联(crosslinked);聚集态又存在晶态和非晶态因此高聚物得溶解现象比小分子复杂得多,具体详述如下:

;①高分子与溶剂分子尺寸相差大。两者得分子运动速度存在差异,溶剂分子能比较快得渗透进入高聚物,而高分子向溶剂扩散速度却慢得多,结果就是溶剂先进入高聚物内部,使高分子体积膨胀,即溶胀(swelling),然后就是高分子均匀分散在溶剂中,形成完全溶解得分子分散得均相体系。

②溶解度反比于分子量,分子量增加,溶解度(solubility)减小。

③非晶态高分子结构中,由于分子堆砌较松散,分子间相互作用力较弱(weakintermolecularinteraction),因此溶剂分子比较容易进入高聚物内部使之发生溶胀溶解,晶态高聚物由于分子排列规整,堆砌紧密,分子间作用力强,溶剂进入比较困难??;2、非晶态高聚物溶解

非晶态线形高聚物得溶胀和溶解过程如下:;溶解过程主要包括两个阶段:

①溶剂分子首先渗入高聚物内部,使高分子体积膨胀溶胀

②高分子被分散(disperse)在溶剂中溶解。

典型例子:聚苯乙烯溶于苯中

聚氯乙烯溶于THF中等。

;;随着溶胀得不断发生,促使高分子链间得距离不断拉长,链间作用力不断减小。当整个大分子链中得所有链段都已摆脱了相邻分子链得作用而发生了缓慢向溶剂中扩散时,整个分子链和溶剂混合,最后完成了溶解过程。

非晶态高聚物得溶解速率和溶解度与分子量有关。

;3、交联高聚物得溶解平衡

硫化橡胶(鞋底)在汽油,苯,机油等接触时都将发生体积增大得现象。但一般不再发生溶解现象,即达到所谓得溶胀平衡。

所谓得溶胀平衡:指在一定条件下(温度,压力,溶剂种类,交联密度等),由于交联键得存在,高聚物在吸入相当数量得溶剂分子之后,出现溶胀维持在一定程度而不再随时间延长而增大得现象。;溶胀示意图如下:

在一定条件下(温度,溶剂等),交联高聚物得溶胀程度与交联密度有关,据此可测定高聚物得交联密度。交联密度增加,溶解能力降低,吸收溶剂少。;;;(3)极性结晶高聚物得溶解

(polarcrystallinepolymer)

①方法同上(加热)。

②极性结晶高聚物可于室温下溶于极性强得溶剂中。

原因:结晶中非晶部分与极性溶剂发生混合时,两者发生强烈作用(如生成H键)而放出大量热。此热足以破坏晶格(crystallattice),使结晶部分熔融。

例:

尼龙66,Tm=265℃,室温下可溶于苯酚,甲酚等溶剂。

涤纶室温下可溶于