高分子材料溶解课件

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1、高分子材料溶解课件1 Melting of Polymer金材11-02班2011444869高分子材料溶解课件2n1、溶解过程的特点、溶解过程的特点n 由于高聚物结构的复杂性由于高聚物结构的复杂性:分子量大而且具有分子量大而且具有多分散性，分子的形状有线型、支化和交联的不多分散性，分子的形状有线型、支化和交联的不同，高分子的聚集态又有非晶态与晶态之分，因同，高分子的聚集态又有非晶态与晶态之分，因此高聚物的溶解现象比小分子物质的溶解要复杂此高聚物的溶解现象比小分子物质的溶解要复杂得多。得多。当溶剂当溶剂分子通过扩散与溶质分子均匀混合分子通过扩散与溶质分子均匀混合成为分子分散的均相体系，我们称为

2、溶解。高聚成为分子分散的均相体系，我们称为溶解。高聚物溶解过程的特点有：物溶解过程的特点有：n 高分子与溶剂分子的尺寸相差悬殊，两者的分高分子与溶剂分子的尺寸相差悬殊，两者的分子运动速度也差别很大，溶剂分子能比较快地渗子运动速度也差别很大，溶剂分子能比较快地渗透进入高聚物，而高分子向溶剂的扩散却非常慢。透进入高聚物，而高分子向溶剂的扩散却非常慢。这样，高聚物的溶解过程要经过两个阶段，先是这样，高聚物的溶解过程要经过两个阶段，先是溶剂分子渗入高聚物内部，使高聚物体积膨胀，溶剂分子渗入高聚物内部，使高聚物体积膨胀，称为称为“溶胀溶胀”，然后才是高分子均匀分散在溶剂，然后才是高分子均匀分散在溶剂中，

3、形成完全溶解的分子分散的均相体系。中，形成完全溶解的分子分散的均相体系。高分子材料溶解课件32 2、溶解过程的热力学解释、溶解过程的热力学解释 溶解过程是溶质分子和溶剂分子互相混合的过程，在溶解过程是溶质分子和溶剂分子互相混合的过程，在恒温恒压下，这种过程能自发进行的必要条件是恒温恒压下，这种过程能自发进行的必要条件是GibbsGibbs自由自由能的变化能的变化 。即。即0MF0MMMSTHF式中式中T T是溶解时的温度，是溶解时的温度， 是混合熵，是混合熵， 是混合热。是混合热。MSMH 因为在溶解过程中，分子的排列趋于混乱，熵的变化是增因为在溶解过程中，分子的排列趋于混乱，熵的变化是增加的

4、，即加的，即 ，因此，因此 的正负取决于混合热的正负取决于混合热 的正负及大小。的正负及大小。0MSMFMH高分子材料溶解课件4 对于极性高聚物在极性溶剂中对于极性高聚物在极性溶剂中 对于极性高聚物在极性溶剂中，由于高分子与溶剂分对于极性高聚物在极性溶剂中，由于高分子与溶剂分子的强烈相互作用，溶解时放热（子的强烈相互作用，溶解时放热（ ）, ,使体系的自使体系的自由能降低（由能降低（ ），所以溶解过程能自发进行。），所以溶解过程能自发进行。0MH0MF高分子材料溶解课件5 对于非极性高聚物（非极性溶剂中）对于非极性高聚物（非极性溶剂中） 一般是吸热过程，即一般是吸热过程，即 ，因而只有，因而只

5、有 时，时， 因此，提高温度或减少混合热因此，提高温度或减少混合热 才能使才能使体系自发溶解。体系自发溶解。 至于非极性高聚物与溶剂互相混合时的混合热。可以至于非极性高聚物与溶剂互相混合时的混合热。可以借用小分子的溶度公式来计算。假定两种液体在混合过程借用小分子的溶度公式来计算。假定两种液体在混合过程中没有体积的变化中没有体积的变化 ，则混合热，则混合热0MHMMSTH0MFMH0MV22122211121/VEVEVHM 这就是经典的这就是经典的Hildebrand溶度公式。溶度公式。是体积分数；是体积分数；1、2分别表分别表示溶剂和溶质；示溶剂和溶质；V代表总体积；代表总体积；E/V内聚能

6、密度内聚能密度高分子材料溶解课件6如果我们把内聚能密度的平方根用如果我们把内聚能密度的平方根用来表示，来表示，21VE则则式可写成：式可写成：22121/VHM等式的左面表示单位体积溶液的混合热，它的大小取决于等式的左面表示单位体积溶液的混合热，它的大小取决于两种液体的两种液体的值，如果值，如果1 1和和2 2愈接近，两种液体愈能相愈接近，两种液体愈能相互溶解，因此互溶解，因此称作称作溶度参数溶度参数。高分子材料溶解课件7溶度参数的测定溶度参数的测定 小分子溶剂的溶度参数由Clapeyron-Clausius公式计算： 先求得Hv（摩尔蒸发热） 再根据热力学第一定律换算成E ： 然后由 可计算

7、出 摩尔蒸发热 溶剂气化后得体积 溶剂气化前得体积gVlVVH高分子材料溶解课件83、影响溶解度的结构因素、影响溶解度的结构因素n与与P、S的结构和性质的结构和性质（1）大分子链结构）大分子链结构 a.分子间作用力分子间作用力 b.主链官能团分布的均匀性主链官能团分布的均匀性 c.链的柔性链的柔性 d.有化学交联或分子量高有化学交联或分子量高高分子材料溶解课件9（2）超分子结构）超分子结构 a.无定形无定形 b.部分结晶部分结晶（3）溶剂性质）溶剂性质 溶剂的化学结构、缔合程度影响其溶解能溶剂的化学结构、缔合程度影响其溶解能力力 a. 溶剂的极性越接近聚合物的极性，溶解溶剂的极性越接近聚合物的

8、极性，溶解度度 b. 溶剂极性基团旁的原子团越大，对极性溶剂极性基团旁的原子团越大，对极性聚合物的溶解度聚合物的溶解度 c. 混合溶剂的溶解性混合溶剂的溶解性高分子材料溶解课件10相似相溶相似相溶: 聚合物和溶剂的极性越接近，越容易互溶聚合物和溶剂的极性越接近，越容易互溶 .高分子材料溶解课件11 经验公式经验公式| s - p|1.72.0, 溶剂系不良溶剂溶剂系不良溶剂选择溶剂常用的规则：选择溶剂常用的规则： 尽可能找尽可能找与聚合物与聚合物C.E.D.或或 相近的溶剂相近的溶剂若若 s p (或内聚能密度相近或内聚能密度相近) , Hm 0 溶解可自发进行溶解可自发进行高分子材料溶解课件12混合溶剂的溶解能力混合溶剂的溶解能力 高分子材料溶解课件13几种成纤高聚物常用的溶剂几种成纤高聚物常用的溶剂 高分子材料溶解课件14溶胀试样重量溶胀试样重量/干燥试样重量干燥试样重量 图图 在聚合物溶胀和溶解过程中试样重量的变化在聚合物溶胀和溶解过程中试样重量的变化 1-慢速的有限溶胀慢速的有限溶胀 2-快速的有限溶胀快速的有限溶胀 3-伴有可提取伴有可提取的低分子的溶胀过程的低分子的溶胀过程 4-伴有部分高聚物溶解的溶胀伴有部分高聚物溶解的溶胀过程过程 高分子材料溶解课件15