高分子導(dǎo)論高分子溶液

1、高分子導(dǎo)論高分子溶液第1頁，共42頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期四高分子稀溶液：土壤改良劑、高分子減阻劑、鉆井泥漿處理劑；較濃溶液：合成纖維生產(chǎn)中的紡絲液；更濃的溶液：油漆、涂料、膠粘劑以及膠漿；固態(tài)溶液：增塑的塑料和共混聚合物。8.9.1 為什么要研究高分子溶液？1) 高分子溶液在生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)研究中應(yīng)用非常廣泛第2頁，共42頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期四8.9.1 為什么要研究高分子溶液？2）高分子溶液能反映高分子鏈的形態(tài)結(jié)構(gòu)。如 稀溶液（濃度 1%）的性質(zhì)可研究高分子鏈的構(gòu)象、分子量等。對(duì)指導(dǎo)高分子材料的生產(chǎn)，發(fā)展高分子的基本理論都有很重要的意義第3頁，

2、共42頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期四temperaturesizePhysical Review Letters 83, 4105 (1999)The transition on surfacePhysical Review Letters 86, 822 (2001)JACS, 123, 1376 The transition in mixed solventsPhysical Review Letters79, 4092 (1998)Physical Review Letters77, 3053 (1996)The folding of a single homopoly

3、mer chainMacromolecules, 28, 5225 (1995); 28, 5388 (1995); 28, 8381 (1995); 29, 4998 (1996); 30, 0204 (1997); 30, 7921 (1997); 31, 2972 (1998).No additional knottingThe molten globular state第4頁，共42頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期四3）通過溶解和沉析可對(duì)高聚物分級(jí)、精制；加工應(yīng)用的方便形式。8.9.1 為什么要研究高分子溶液？研究總結(jié)：在聚合物性能的研究中，有關(guān)溶液性質(zhì)的研究占了很大的比

4、重。迄今，對(duì)稀溶液的研究已較深入，取得了不少定量成半定量的結(jié)果。而對(duì)濃溶液的認(rèn)識(shí)還較膚淺，尚有待于進(jìn)一步努力。第5頁，共42頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期四8.9.2 高聚物的溶解與溶劑選擇8.9.2.1 高聚物溶解過程的特點(diǎn)(1)相互作用力：聚合物分子之間的相互作用CH- 86 . 0五個(gè) =CH- 117*5一個(gè) =C0，不能自發(fā)混溶，即使通過機(jī)械捏混，所得也是非均相體系，處于熱力學(xué)不穩(wěn)定狀。但因聚合物本體粘度很大，分子鏈和鏈段的熱運(yùn)動(dòng)被凍結(jié)，使這種熱力學(xué)不穩(wěn)定的狀態(tài)得以維持。第28頁，共42頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期四原理：若聚合物分子間存在有特殊相互

5、作用，包括分子間形成氫鍵、離子離子、偶極偶極、電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合、酸堿作用等等，混合時(shí)使產(chǎn)生負(fù)的混合焓（ Hm 0)，即放熱，成為這類共混體系形成均相體系的熱力學(xué)驅(qū)動(dòng)力。因此極性聚合物之間能形成相容共混體系。舉例：聚甲基丙烯酸甲酯聚偏氟乙烯(PMMA)/PVDF；苯乙烯聚苯醚(PSPPO) ；聚甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯丙烯腈共聚物。在這些共混體系，組分之間均有特殊相互作用，混合時(shí)使產(chǎn)生負(fù)的混合焓。熱力學(xué)上相容的共混物第29頁，共42頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期四1）是高分子硬填充劑體系中的界面。這類材料中分散相(如玻璃纖維、碳纖維、無機(jī)填料等)與聚合物物基體相比，基本上不可壓縮。由于

6、高聚物與填充劑表面的吸附作用在填充劑表面形成了一層界面層。其性能與高聚物本體不同。界面層的厚度取決于高聚物的內(nèi)聚能、填充劑的表面自由能以及高分子鏈的柔性。共混體系的相界面：從力學(xué)的觀點(diǎn)來看，界面可分兩類第30頁，共42頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期四粒徑、結(jié)構(gòu)性、表面活性是補(bǔ)強(qiáng)的三個(gè)要素 結(jié)合膠模型示意圖第31頁，共42頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期四軟硬界面示意圖第32頁，共42頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期四2）高分子分子混合體系中的界面。這類材料中分散相和基體具有相似的變形能力。兩相的表面層結(jié)構(gòu)與性能都起了變化，形成了對(duì)兩相都互影響的過渡層

7、界面層。界而的結(jié)構(gòu)取決于兩相的相互作用。共混體系的相界面：第33頁，共42頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期四聚合物合金的界面示意圖第34頁，共42頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期四1）界面是材料的薄弱環(huán)節(jié)，率先被破壞，要提高材料的強(qiáng)度，必須提高界面強(qiáng)度。2）聚合物力學(xué)性能來源于鏈間相互纏結(jié)，只有界面區(qū)域不同分子間發(fā)生鏈纏結(jié)，界面才有一定的力學(xué)強(qiáng)度。對(duì)于不相容的聚合物界面，幾乎沒有分子間鏈纏結(jié)。因此不相容聚合物共混物的界面區(qū)域內(nèi)的分子鏈段不能彼此向?qū)Ψ綕B透，使得界面層非常薄。3）必須提高聚合物之間的相容性，才能提高界面強(qiáng)度。聚合物相容性和界面的關(guān)系：第35頁，共42頁

8、，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期四相形態(tài)結(jié)構(gòu)相界面作用 宏觀性能相容性第36頁，共42頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期四方法1：是將兩種組分分別進(jìn)行化學(xué)改性引入極性基團(tuán)，通過基團(tuán)間特殊相互作用，產(chǎn)生放熱，實(shí)現(xiàn)相容。方法2：是在共混物中加入少量第三組分，通過它在兩相界面區(qū)域的聚集，降低兩組分間界面張力，提高組分間界面相容性這種第三組分通常被稱作增容劑。只有通過增容劑在界面間聚集，向相應(yīng)聚合物本體擴(kuò)散，才能提高界面的力學(xué)強(qiáng)度。改善聚合物共混物相容性的方法第37頁，共42頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期四增容作用的物理本質(zhì)是相同的：(1)降低界面張力，促進(jìn)分散度提高；(2)提高相形態(tài)的穩(wěn)定性；(3)改善組分間的界面黏結(jié)，提高共混物的力學(xué)性能第38頁，共42頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期四 原位復(fù)合材料(in situ composite)制備通過對(duì)聚合物共混熔體進(jìn)行擠塑、注塑等加工手段促使形成分散相的組分在基體中就地形成比宏觀纖維直徑細(xì)得多的微纖維熱致液晶聚合物(TLCP) /熱塑性聚合物( TP) 共混物聚甲醛(POM)/TP尼龍(PA)/TP第39頁，共42頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)36分，星期四 * PP/