第三章1 高分子溶液
第三章 高分子溶液
本章主要研究内容 ·第三章高分子溶液 ·3.1聚合物的溶解 ·(1)溶解特点；(2)溶解过程的热力学分析： (3)溶解能力判断。 ·3.2高分子溶液的热力学性质 ·3.3相平衡 ·3.4共混聚合物相容性的热力学 ·3.5电解质溶液 ·3.6浓溶液
本章主要研究内容 • 第三章 高分子溶液 • 3.1聚合物的溶解 • （1）溶解特点；（2）溶解过程的热力学分析； （3）溶解能力判断。 • 3.2高分子溶液的热力学性质 • 3.3相平衡 • 3.4共混聚合物相容性的热力学 • 3.5电解质溶液 • 3.6浓溶液
·教学要求： 通过本章学习要求掌握高分子溶液的热力 学性质；高分子溶液的流体力学性质。其 聚合物的溶解重点是溶解过程的热力学分 析一溶度参数及求解方法；溶解能力判 ● 高分子溶液的热力学性质重点是用什么参 数判断溶剂的溶解能力，以及日溶液概念 相平衡重点是渗透压、相分离及判断原则
• 教学要求： • 通过本章学习要求掌握高分子溶液的热力 学性质；高分子溶液的流体力学性质。其 中： • 聚合物的溶解重点是溶解过程的热力学分 析——溶度参数及求解方法；溶解能力判 断。 • 高分子溶液的热力学性质重点是用什么参 数判断溶剂的溶解能力，以及θ溶液概念 • 相平衡重点是渗透压、相分离及判断原则
Why to study polymer solution? 高分子溶液是研究单个高分子链结构的最佳方法 研究 研究高分子溶液的流变性能与成型工艺的关系等 应用 粘合剂 涂料 溶液纺丝 出过 增塑 共混
Why to study polymer solution? 高分子溶液是研究单个高分子链结构的最佳方法 研 究 研究高分子溶液的流变性能与成型工艺的关系等 粘合剂 涂 料 溶液纺丝 增 塑 共 混 应 用
3. 高分子溶液的特点 高分子溶液在行为上与小分子溶液有很大的差别其原因： 由于高分子的大分子量和线链型结构特征使得单个高分 子线团体积与小分子凝聚成的胶体粒子相当（10八10)， 从而有些行为与胶体类似。 历史上长期以来，很长一个时期曾一直错误地认为高分 子溶液是胶体分散体系。（小分子的缔合体） 经反复研究得出最终的结论证明高分子浓溶液与胶体 有本质区别。这点对高分子科学的发展进程有重要意义， 拨开迷雾，人们认识到高聚物是一种新的物质，不同于小 分子，不是小分子的缔合体
3. 高分子溶液的特点 由于高分子的大分子量和线链型结构特征使得单个高分 子线团体积与小分子凝聚成的胶体粒子相当（10-7~10-5）， 从而有些行为与胶体类似。 高分子溶液在行为上与小分子溶液有很大的差别其原因： 历史上长期以来，很长一个时期曾一直错误地认为高分 子溶液是胶体分散体系。（小分子的缔合体） 经反复研究得出最终的结论证明高分子浓溶液与胶体 有本质区别。这点对高分子科学的发展进程有重要意义， 拨开迷雾，人们认识到高聚物是一种新的物质，不同于小 分子，不是小分子的缔合体
它们之间的区别是： ①高分子溶解是自发的；而胶体溶解需要一定的外部 条件，分散相和分散介质通常没有亲和力。 ②高分子溶解一-沉淀是热力学可逆平衡；胶体则为变 相非平衡，不能用热力学平衡，只能用动力学方法进行研究。 ③高分子溶液的行为与理想溶液的行为相比有很大偏离。 原因：高分子溶液的混合熵比小分子理想溶液混合熵大 很多
①高分子溶解是自发的；而胶体溶解需要一定的外部 条件，分散相和分散介质通常没有亲和力。 ②高分子溶解—-沉淀是热力学可逆平衡；胶体则为变 相非平衡，不能用热力学平衡，只能用动力学方法进行研究。 ③高分子溶液的行为与理想溶液的行为相比有很大偏离。 原因：高分子溶液的混合熵比小分子理想溶液混合熵大 很多。 它们之间的区别是：
④高分子溶液的粘度比小分子纯溶液要大得多，浓度 1ow2%的高分子溶液粘度比纯溶剂大0.25w0.5%粘度 为纯溶剂的15w20倍。 例5%的NR+苯为冰冻状态 原因：高分子链虽然被大量溶剂包围，但运动仍有相当 大的内摩擦力。 ⑤溶液性质有分子量依赖性，而高分子的分子量多分散 性，增加了研究的复杂性。 ⑥高分子溶解过程比小分子缓慢的多
例5%的NR+苯为冰冻状态 原因：高分子链虽然被大量溶剂包围，但运动仍有相当 大的内摩擦力。 ⑤溶液性质有分子量依赖性，而高分子的分子量多分散 性，增加了研究的复杂性。 ⑥高分子溶解过程比小分子缓慢的多。 ④高分子溶液的粘度比小分子纯溶液要大得多， 浓度 1%~2%的高分子溶液粘度比纯溶剂大0.25~0.5% 粘度 为纯溶剂的15~20倍
聚合物的溶解要点 非晶态聚合物，先溶胀，后溶解 结晶聚合物，先熔融，后溶解 交联聚合物，只溶胀，不溶解
非晶态聚合物，先溶胀，后溶解 交联聚合物，只溶胀，不溶解 结晶聚合物，先熔融，后溶解 聚合物的溶解要点
1、溶解过程缓慢，且先溶胀再溶解 由于大分子链与溶剂小分子尺寸相差悬殊，扩散能力不同， 加之原本大分子链相互缠结，分子间作用力大，因此溶解过 程相当缓慢，常常需要几小时、几天，甚至几星期。 溶胀现象 溶解过程一般为溶剂小分子先渗透、扩散到大分子之间， 削弱大分子间相互作用力，使体积膨胀，称为溶胀。 然后链段和分子整链的运动加速，分子链松动、解缠结； 再达到双向扩散均匀，完成溶解。 为了缩短溶解时间，对溶解体系进行搅拌或适当加热是有 益的
1、溶解过程缓慢，且先溶胀再溶解 由于大分子链与溶剂小分子尺寸相差悬殊，扩散能力不同， 加之原本大分子链相互缠结，分子间作用力大，因此溶解过 程相当缓慢，常常需要几小时、几天，甚至几星期。 溶胀现象 溶解过程一般为溶剂小分子先渗透、扩散到大分子之间， 削弱大分子间相互作用力，使体积膨胀，称为溶胀。 然后链段和分子整链的运动加速，分子链松动、解缠结； 再达到双向扩散均匀，完成溶解。 为了缩短溶解时间，对溶解体系进行搅拌或适当加热是有 益的
2 结晶聚合物比非晶态聚合物难于溶解 非晶态聚合物分子链堆砌比较疏松，分子间相互作用较弱， 因此溶剂分子较容易渗入聚合物内部使其溶胀和溶解。 结晶聚合物的晶区部分分子链排列规整，堆砌紧密，分 子间作用力强，溶剂分子很难渗入其内部，因此其溶解比非 晶态聚合物困难。 通常需要先升温至熔点附近，使晶区熔融，变为非晶态后 再溶解。 结晶高聚物→非晶态 → 溶胀 溶解
2、结晶聚合物比非晶态聚合物难于溶解 非晶态聚合物分子链堆砌比较疏松，分子间相互作用较弱， 因此溶剂分子较容易渗入聚合物内部使其溶胀和溶解。 通常需要先升温至熔点附近，使晶区熔融，变为非晶态后 再溶解。 结晶聚合物的晶区部分分子链排列规整，堆砌紧密，分 子间作用力强，溶剂分子很难渗入其内部，因此其溶解比非 晶态聚合物困难。 结晶高聚物 非晶态 溶胀 溶解