高分子物理教學課件-高分子的溶液理論

高分子物理第三章高分子溶液第一節(jié)概述第二節(jié)高聚物的溶解1-1溶解過程1-2溶劑的選擇第三節(jié)高分子溶液的熱力學2-1理想溶液熱力學2-2高分子溶液與理想溶液的偏差2-3高分子溶液理論第一節(jié)概述重要性高分子溶液是生產(chǎn)實踐和科學研究均要碰到的問題生產(chǎn)實踐中:①濃溶液——油漆,涂料,膠粘劑,紡絲液,制備復合材料用到的樹脂溶液(電影膠片片基),高聚物/增塑劑濃溶液等。②稀溶液——分子量測定及分子量分級(分布)用到的稀溶液。第一節(jié)概述●科學研究中:由于高分子稀溶液是處于熱力學平衡態(tài)的真溶液,所以可以用熱力學狀態(tài)函數(shù)來描述,因此高分子稀溶液已被廣泛和深入的研究過,也是高分子領(lǐng)域中理論比較成熟的一個領(lǐng)域,已經(jīng)取得較大的成就。通過對高分子溶液的研究,可以幫助了解高分子的化學結(jié)構(gòu),構(gòu)象,分子量,分子量分布;利用高分子溶液的特性(蒸汽壓,滲透壓,沸點,冰點,粘度,光散射等),建立了一系列高分子的測定手段,這在高分子的研究工作和生產(chǎn)質(zhì)量控制上都是必不可少的手段第一節(jié)概述二分類①極稀溶液——濃度低于1%屬此范疇,熱力學穩(wěn)定體系,性質(zhì)不隨時間變化,粘度小。分子量的測定一般用極稀溶液。②稀溶液——濃度在1%~5%③濃溶液—濃度>5%,如:紡絲液(10~15%左右,粘度大);油漆(60%);高分子/增塑劑體系(更濃,半固體或固體)。第二節(jié)高聚物的溶解1溶解過程1-1溶解的特點由于高聚物的結(jié)構(gòu)復雜,分子量大,具有多分散性,形狀多樣(線,支化,交聯(lián)),聚集態(tài)不同(結(jié)晶態(tài),非晶態(tài)),所以溶解的影響因素很多,溶解過程比小分子固體復雜的多。①溶解兩個過程(溶劑分子小,聚合物分子大)溶脹(溶劑分子滲入到高聚物內(nèi)部,使高聚物體積膨脹),溶解(高分子均勻分散到溶劑中,形成完全溶解的分子分散的均相體系)②溶解度與分子量分子量大,溶解度小;分子量小,溶解度大(對于交聯(lián)高聚物:交聯(lián)度大,溶脹度小;交聯(lián)度小溶脹度大)⑧溶解與聚集態(tài)有關(guān)非晶態(tài)較易溶解(分子堆砌較松散,分子間力較小)晶態(tài)態(tài)難溶解(分子排列規(guī)整,堆砌緊密)④結(jié)晶高聚物溶解與高聚物的極性有關(guān)1-2非晶高聚物的溶脹與溶解溶脹又分為兩種:①無限溶脹:線型聚合物溶于良溶劑中,能無限制吸收溶劑,直到溶解成均相溶液為止。所以溶解也可看成是聚合物無限溶脹的結(jié)果●例:天然橡膠在汽油中;PS在苯中②有限溶脹:對于交聯(lián)聚合物以及在不良溶劑中的線性聚合物來講,溶脹只能進行到一定程度為止,以后無論與溶劑接觸多久,吸入溶劑的量不再增加,而達到平衡,體系始終保持兩相狀態(tài)。用溶脹度Q(即溶脹的倍數(shù))表征這種狀態(tài),用平衡溶脹法測定之溶脹度=溶脹后溶脹體總體積/溶脹前高分子體積WwWW1溶脹體內(nèi)溶劑的重量W,—溶脹體內(nèi)聚合物的重量P1溶劑的密度P2溶脹前聚合物的密度溶脹度●由上式可見:溶脹度等于溶質(zhì)體積分數(shù)的倒數(shù)。即:0=102聚合物在溶脹體中的體積分數(shù)高物實驗:將稱量后的交聯(lián)聚合物放到一系列不同溶劑中去,讓它在恒溫下充分溶脹,達到平衡時對溶脹體稱重,可求出聚合物在各種溶劑中的溶脹度。溶脹度法求交聯(lián)度溶脹度與交聯(lián)度有如下的關(guān)系:①定性:交聯(lián)度大的,溶脹度小;交聯(lián)