《高分子物理》课程教学资源（PPT课件）第三章 高分子溶液

3.1聚合物的溶解特殊性溶解过程缓慢性质随浓度不同而有很大变化与理想溶液有很大偏差高分子溶液类似胶体，是真溶液

3.1 聚合物的溶解 特殊性 溶解过程缓慢 性质随浓度不同而有很大变化 与理想溶液有很大偏差 高分子溶液类似胶体，是真溶液

3.1聚合物的溶解3.1.1溶解过程(1)非晶态聚合物的溶胀和溶解两个阶段：小分子溶剂向高分子渗透，使之体积膨胀溶胀过程已溶胀的高分子向溶剂中扩散，形成真溶液溶胀：有限溶胀停留在第一阶段无限溶胀变成真溶液影响因素：分子量越大，溶解速度越慢温度升高，聚合物的溶解度越大，溶解速度提高

3.1.1 溶解过程 (1)非晶态聚合物的溶胀和溶解 两个阶段：小分子溶剂向高分子渗透，使之体积膨胀溶胀过程 已溶胀的高分子向溶剂中扩散，形成真溶液 溶胀：有限溶胀 停留在第一阶段 无限溶胀 变成真溶液 影响因素：分子量越大，溶解速度越慢 温度升高，聚合物的溶解度越大，溶解速度提高 3.1 聚合物的溶解

3.1.聚合物的溶解3.1.1溶解过程（2）交联聚合物的溶胀平衡交联聚合物只在溶剂中溶胀，有交联键的存在，达到溶胀平衡，不发生溶解交联度大，溶胀度小交联度小，溶胀度大

(2)交联聚合物的溶胀平衡 ➢ 交联聚合物只在溶剂中溶胀，有交联键的存在，达到溶 胀平衡，不发生溶解 ➢ 交联度大，溶胀度小； ➢ 交联度小，溶胀度大 3.1 聚合物的溶解 3.1.1 溶解过程

3.1.聚合物的溶解3.1.1溶解过程(3)结晶聚合物的溶解过程晶相溶解的两个过程：a.结晶高聚物的熔融b.吸热熔融高聚物的溶解极性聚合物：在常温下，可以找到适当的极性溶剂将其溶解；溶剂和非晶区混合时，两者强烈的相互作用放出大量的热，破坏了晶格能，使结晶部分熔融如：PA66一甲酚-冰醋酸混合溶剂中非极性聚合物：在常温下，不溶解，升温至熔点附近，结晶熔融后才能溶解如：PP二甲苯100℃可以溶解很少以溶液形式存在

(3)结晶聚合物的溶解过程 晶相溶解的两个过程：a.结晶高聚物的熔融 b.吸热熔融高聚物的溶解 极性聚合物：在常温下，可以找到适当的极性溶剂将其溶 解；溶剂和非晶区混合时，两者强烈的相互作用放出大 量的热，破坏了晶格能，使结晶部分熔融 如：PA66—甲酚-冰醋酸混合溶剂中 非极性聚合物：在常温下，不溶解，升温至熔点附近，结晶 熔融后才能溶解 如：PP二甲苯 100℃ 可以溶解 很少以溶液形式存在 3.1 聚合物的溶解 3.1.1 溶解过程

3.1.聚合物的溶解3.1.1溶解过程(3)结晶聚合物的溶解过程影响结晶聚合物溶解过程的因素结晶度：结晶度越高，溶解过程越慢分子量：分子量越高，溶解过程越慢熔点：熔点越高，越不易溶解规整性：规整性越高，越不易溶解共聚：共聚使聚合物容易溶解，因为破坏了规整性

影响结晶聚合物溶解过程的因素： 结晶度：结晶度越高，溶解过程越慢 分子量：分子量越高，溶解过程越慢 熔点：熔点越高，越不易溶解 规整性：规整性越高，越不易溶解 共聚：共聚使聚合物容易溶解，因为破坏了规整性 (3)结晶聚合物的溶解过程 3.1.1 溶解过程 3.1 聚合物的溶解

3.1聚合物的溶解3.1.2溶度参数8定义：内聚能密度的平方根为溶度参数AG.=AH..-TASmmAH△S式中G分别为高分子与溶剂分子混合的Gibbs混合自由能、混合热和混合滴；T—溶解温度自发：△Gm≤0又因为 △Sm>0所以溶解必须升温原则：△H越小越好AHm = VmV1V2(81-82)2△Hm-018,-8,<1.7-2△Gm<0自发进行如:PS17.4~19.0:苯818.5~18.8此原则不适用于强极性聚合物的溶解过程

3.1 聚合物的溶解 3.1.2 溶度参数δ ∆Gm = ∆Hm - T∆Sm 式中 ∆Gm 、∆Hm 、∆Sm ——分别为高分子与溶剂分子混 合的Gibbs混合自由能、混合热和混合熵； T——溶解温度 自发：∆Gm≤ 0 又因为 ∆Sm>0 所以 溶解必须升温 原则： ∆Hm越小越好 ∆Hm = Vmv 1 v 2 (δ1 -δ2 ) 2 ∆Hm →0 |δ1 -δ2 |<1.7-2 ∆Gm<0自发进行 如：PS δ 17.4～19.0; 苯 δ 18.5～18.8 此原则不适用于强极性聚合物的溶解过程 定义:内聚能密度的平方根为溶度参数

3.1聚合物的溶解3.1.2溶度参数8溶度参数8的计算ZFPF1/2FAEY-VVMoV式中： 8，-聚合物的溶度参数聚合物的密度p-MO一结构单元的分子量

溶度参数δ的计算 3.1 聚合物的溶解 3.1.2 溶度参数δ 式中：δ2 ——聚合物的溶度参数 ρ——聚合物的密度 M0——结构单元的分子量 _

3.1聚合物的溶解3.1.3溶剂对聚合物溶解能力的判定原则）“极性相近”(1)原则(2)）"内聚能密度（C.E.D）或溶度参数S相近(3）“高分子-溶剂相互作用参数X1小于1/2″原则

(1)“极性相近”原则 (2)“内聚能密度（C.E.D）或溶度参数δ相近”原则 (3)“高分子-溶剂相互作用参数χ1 小于1/2”原则 3.1.3溶剂对聚合物溶解能力的判定 3.1 聚合物的溶解

3.2柔性链高分子溶液的热力学性质理想溶液的混合为：△Sm=- k[Njlnx +N2lnx2]=-R[nlnxi+nzinx2]混合自由能为：△Gy=△Hm-T△Sm=kT[N,Inx+N2lnx2=RT[nInxi+nzlnx2]偏摩尔混合自由能为：AG, =[PAG]=μ-ManiJT.p.n=Aμ,=RTInxi溶剂溶质的分子数N1, N2 溶剂溶质的物质的量Ni, n2溶剂溶质的分子分数（或摩尔分数）X1, X2—k—常数

3.2 柔性链高分子溶液的热力学性质 理想溶液的混合熵为： 混合自由能为： 偏摩尔混合自由能为： N1，N2 ——溶剂溶质的分子数 N1，n2 ——溶剂溶质的物质的量 X1，x2 ——溶剂溶质的分子分数（或摩尔分数） k——常数

3.2柔性链高分子溶液的热力学性质求出了△μ，之后，可以把理想溶液的依数性写成与之相关式子：溶液蒸气压为：DuP10Inpi =pix1piRT溶液渗透压为AuApRTRTTInxt元2-=V.VVV由以上讨论可知：理想溶液的依数型只与溶液中溶质的摩尔分数有关

3.2 柔性链高分子溶液的热力学性质 求出了△μ1 之后，可以把理想溶液的依数性写成与之相关式子： 溶液蒸气压为： 溶液渗透压为： 由以上讨论可知： 理想溶液的依数型只与溶液中溶质的摩尔分数有关