文档介绍：高分子溶液
研究意义
高聚物的溶解与溶剂选择
高分子浓溶液
高分子稀溶液:土壤改良剂、高分子减阻剂、钻井泥浆处理剂;
较浓溶液:合成纤维生产中的纺丝液;
更浓的溶液:油漆、涂料、胶粘剂以及胶浆;
固态溶液:增塑的塑料和共混聚合物。
为什么要研究高分子溶液?
1) 高分子溶液在生产实践和科学研究中应用非常广泛
为什么要研究高分子溶液?
2)高分子溶液能反映高分子链的形态结构。如稀溶液(浓度< 1%)的性质可研究高分子链的构象、分子量等。对指导高分子材料的生产,发展高分子的基本理论都有很重要的意义
temperature
size
Physical Review Letters 83, 4105 (1999)
The transition on surface
Physical Review Letters
86, 822 (2001)
JACS, 123, 1376
The transition in mixed solvents
Physical Review Letters
79, 4092 (1998)
Physical Review Letters
77, 3053 (1996)
The folding of a single homopolymer chain
Macromolecules, 28, 5225 (1995);
28, 5388 (1995); 28, 8381 (1995);
29, 4998 (1996); 30, 0204 (1997);
30, 7921 (1997); 31, 2972 (1998).
No additional knotting
The molten globular state
3)通过溶解和沉析可对高聚物分级、精制;加工应用的方便形式。
为什么要研究高分子溶液?
研究总结:在聚合物性能的研究中,有关溶液性质的研究占了很大的比重。迄今,对稀溶液的研究已较深入,取得了不少定量成半定量的结果。而对浓溶液的认识还较肤浅,尚有待于进一步努力。
高聚物的溶解与溶剂选择
高聚物溶解过程的特点
(1)相互作用力:聚合物分子之间的相互作用<聚合物和溶剂分子之间的相互作用
溶剂小分子渗入高分子链之间,使高聚物体积膨胀,发生溶胀——使高分子链相互分开——分子均匀分布于溶剂中,完全溶解
(2)溶解过程与分子量有关:分子量越大,越不容易溶解。
(3)结晶高聚物溶解困难
温度对高聚物的溶解过程有影响
1)非极性晶态聚合物由于分子链排列紧密,链间作用力很强,溶剂分子难以渗入,在常温下很难溶解,只有升温至接近聚合物熔点,使晶态转变为非晶态,才能逐渐溶解。如高密度聚乙烯只能在135 °C下溶于十氢荼中。
2)极性晶态聚合物则不然,只要溶剂选择得当,可以在常温下溶解。如尼龙可溶于甲苯酚、40%硫酸以及甲酸等溶剂中,涤纶可溶于间甲酚。原因在于其非晶部分在溶剂中发生溶剂化作用而放热,。
混合过程自由能变化
混合过程热效应
混合过程的熵变
混合过程能进行(溶解)
高聚物溶剂的选择原则*
〈1〉极性相似原则
极性高聚物——极性溶剂
非极性高聚物——非极性溶剂
溶解(混合)过程的自由能变化
溶解过程的热力学分析
一般非极性体系的混合:非极性聚合物溶于非极性溶剂中
为吸热过程
混合体系的熵
混合前后:S溶剂分子不变、而S高分子
所以混合过程体系的熵变:
只要升高温度,使
溶解过程的热力学分析
一般极性体系的混合:极性聚合物溶于极性溶剂中
为放热过程
混合体系的熵
混合前后:S溶剂分子不变、而S高分子
所以混合过程体系的熵变:
故
溶解过程自发进行