第九章 高分子溶液
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《高分子溶液》课件
《高分子溶液》PPT课件
本课件介绍高分子溶液的概述，包括定义、特点和应用领域。同时，详细探 讨了高分子分散液、高分子水溶液、高分子有机溶剂溶液以及高分子共混溶 液的制备方法和应用实例。最后总结了高分子溶液的发展趋势和应用前景。
概述
高分子溶液是指高分子物质与溶剂形成的混合体系。通过了解高分子溶液的定义和特点，以及对其进行分类的 方法，可以更好地理解和应用高分子溶液。
总结
高分子溶液是研究热点领域之一，其发展趋势和应用前景广阔。通过合理利 用高分子溶液的特性和方法，可以实现更多创新应用。
பைடு நூலகம்
高分子分散液
高分子分散液是由高分子颗粒分散在介质中形成的体系。制备高分子分散液 需要选择合适的分散介质和分散相，并采用适当的制备方法。
高分子水溶液
高分子水溶液是指高分子物质在水溶液中的体系。选择合适的溶剂和调控pH 值对高分子水溶液的制备和性质具有重要影响。
高分子有机溶剂溶液
高分子有机溶剂溶液是指高分子物质在有机溶剂中的溶液体系。选择合适的溶剂和溶解条件有助于制备高分子 有机溶剂溶液。
高分子共混溶液
高分子共混溶液是不同高分子物质在一定条件下形成的溶液体系。共混体系 可分为相容共混和相不容共混，制备高分子共混溶液需要选择适当的制备方 法。
应用实例
高分子溶液在不同领域具有广泛应用。化妆品领域中，高分子溶液用于增稠 和保湿；医药领域中，高分子水溶液用于药物传递；塑料加工中，高分子共 混溶液用于改善塑料性能。
本课件介绍高分子溶液的概述，包括定义、特点和应用领域。同时，详细探 讨了高分子分散液、高分子水溶液、高分子有机溶剂溶液以及高分子共混溶 液的制备方法和应用实例。最后总结了高分子溶液的发展趋势和应用前景。
概述
高分子溶液是指高分子物质与溶剂形成的混合体系。通过了解高分子溶液的定义和特点，以及对其进行分类的 方法，可以更好地理解和应用高分子溶液。
总结
高分子溶液是研究热点领域之一，其发展趋势和应用前景广阔。通过合理利 用高分子溶液的特性和方法，可以实现更多创新应用。
பைடு நூலகம்
高分子分散液
高分子分散液是由高分子颗粒分散在介质中形成的体系。制备高分子分散液 需要选择合适的分散介质和分散相，并采用适当的制备方法。
高分子水溶液
高分子水溶液是指高分子物质在水溶液中的体系。选择合适的溶剂和调控pH 值对高分子水溶液的制备和性质具有重要影响。
高分子有机溶剂溶液
高分子有机溶剂溶液是指高分子物质在有机溶剂中的溶液体系。选择合适的溶剂和溶解条件有助于制备高分子 有机溶剂溶液。
高分子共混溶液
高分子共混溶液是不同高分子物质在一定条件下形成的溶液体系。共混体系 可分为相容共混和相不容共混，制备高分子共混溶液需要选择适当的制备方 法。
应用实例
高分子溶液在不同领域具有广泛应用。化妆品领域中，高分子溶液用于增稠 和保湿；医药领域中，高分子水溶液用于药物传递；塑料加工中，高分子共 混溶液用于改善塑料性能。
高分子溶液剂课件
02
新合成的高分子材料，如可生物 降解的高分子、具有特定功能的 聚合物等，为高分子溶液剂的研 发提供了更多可能性。
新技术的应用
纳米技术
纳米技术在高分子溶液剂中的应 用，可以实现药物的纳米级包覆 和传递，提高药物的生物利用度 和稳定性。
3D打印技术
3D打印技术可以定制化生产高分 子溶液剂的剂型，实现个性化给 药和提高生产效率。
效果。
粘度可控
03
通过调整高分子化合物的浓度和分子量，可以控制高分子溶液
剂的粘度，以满足不同应用的需求。
高分子溶液剂的应用领域
01
02
03
医疗领域
高分子溶液剂可用于制备 各种药物制剂，如注射液 、口服液、药膏等。
化妆品领域
高分子溶液剂可用于制备 各种化妆品，如面膜、精 华液、乳液等。
食品领域
高分子溶液剂可用于制备 各种食品添加剂，如增稠 剂、稳定剂、口感改良剂 等。
流平剂
高分子溶液剂可以作为涂料的流平剂，调节涂料的流动性 和流平性，使涂料在涂抹时能够均匀展开，减少刷痕和流 淌现象。
增稠剂
高分子溶液剂可以作为涂料的增稠剂，调节涂料的稠度和 粘度，防止涂料过稀或过稠而影响施工效果。
05
高分子溶液剂的发展 趋势
新材料的发展
01
高分子材料在溶液剂中的广泛应 用，如聚合物纳米颗粒、高分子 胶体等，为药物传递和释放提供 了新的载体。
新市场的开拓
生物医药领域
随着生物医药领域的发展，高分子溶 液剂在药物传递、基因治疗等方面的 应用越来越广泛。
化妆品领域
高分子溶液剂在化妆品领域的应用， 可以提高产品的稳定性和功效性，满 足消费者对高品质化妆品的需求。
THANK YOU
新合成的高分子材料，如可生物 降解的高分子、具有特定功能的 聚合物等，为高分子溶液剂的研 发提供了更多可能性。
新技术的应用
纳米技术
纳米技术在高分子溶液剂中的应 用，可以实现药物的纳米级包覆 和传递，提高药物的生物利用度 和稳定性。
3D打印技术
3D打印技术可以定制化生产高分 子溶液剂的剂型，实现个性化给 药和提高生产效率。
效果。
粘度可控
03
通过调整高分子化合物的浓度和分子量，可以控制高分子溶液
剂的粘度，以满足不同应用的需求。
高分子溶液剂的应用领域
01
02
03
医疗领域
高分子溶液剂可用于制备 各种药物制剂，如注射液 、口服液、药膏等。
化妆品领域
高分子溶液剂可用于制备 各种化妆品，如面膜、精 华液、乳液等。
食品领域
高分子溶液剂可用于制备 各种食品添加剂，如增稠 剂、稳定剂、口感改良剂 等。
流平剂
高分子溶液剂可以作为涂料的流平剂，调节涂料的流动性 和流平性，使涂料在涂抹时能够均匀展开，减少刷痕和流 淌现象。
增稠剂
高分子溶液剂可以作为涂料的增稠剂，调节涂料的稠度和 粘度，防止涂料过稀或过稠而影响施工效果。
05
高分子溶液剂的发展 趋势
新材料的发展
01
高分子材料在溶液剂中的广泛应 用，如聚合物纳米颗粒、高分子 胶体等，为药物传递和释放提供 了新的载体。
新市场的开拓
生物医药领域
随着生物医药领域的发展，高分子溶 液剂在药物传递、基因治疗等方面的 应用越来越广泛。
化妆品领域
高分子溶液剂在化妆品领域的应用， 可以提高产品的稳定性和功效性，满 足消费者对高品质化妆品的需求。
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高分子的溶液性质
❖ 采用压裂措施，不仅能够解除近井地层或油气井井 壁堵塞，且能将裂缝延伸至数十米、数百米以上， 扩大了泄油面积，提高了导流能力。一次大型压裂， 总用液量达3000m3，砂子500m3以上。这样大量 流体压入裂缝，就要求工作液具有良好的造缝性、 悬砂性、摩擦阻力小、滤失量低，且不伤害地层， 即不乳化不沉淀，对地层不堵塞等性能。
❖ 实际增塑剂大多数兼有以上两种效应。增塑剂不仅 降低了Tg ，从而在室温下得到柔软的制品；增塑剂 还降低了Tf ，从而改善了可加工性。
Logo
选择增塑剂主要应考虑以下几个方面：
（1）互溶性，选择原则与溶剂的选择一样。 （2）增塑效率。能显著降低玻璃化温度Tg和流
动温度Tf，提高产品弹性、耐寒性、抗冲击强 度等。 (3）耐久性。包括耐老化、耐光、耐迁移、耐 抽出等性能。 （4）其他性能（稳定性、安全。无毒。价格合 适等）。
Logo
❖利用外加增塑剂来改进聚合物成型加工及 使用性能的方法通常称为外增塑。对有些 聚合物如一些结晶性聚合物和极性较强的 聚合物，外增塑效果不好，可采用化学的 方法进行增塑，即在高分子链上引入其它 取代基或支链，使结构破坏，链间相互作 用降低，分子链变柔，易于活动，这种方 法称为内增塑。
二、纺丝溶液
2、极性增塑剂─极性聚合物体系
Logo
❖ 主要靠增塑剂的“极性替代作用”：增塑剂利用其 极性基团与聚合物分子中的极性基团的相互作用来 取代原来的聚合物-聚合物间的相互作用，从而破坏 了原极性高分子间的物理交联点，使链段运动得以 实现。因此使高聚物玻璃化温度降低值△Tg 与增塑剂 的摩尔数n成正比，与其体积无关：△Tg =βn。
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➢ 干法：由喷丝头喷出液体细流，进入热空气套筒， 使细流中的溶剂遇热汽化，蒸气被热空气带走，高 聚物凝固成纤维。
❖ 实际增塑剂大多数兼有以上两种效应。增塑剂不仅 降低了Tg ，从而在室温下得到柔软的制品；增塑剂 还降低了Tf ，从而改善了可加工性。
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选择增塑剂主要应考虑以下几个方面：
（1）互溶性，选择原则与溶剂的选择一样。 （2）增塑效率。能显著降低玻璃化温度Tg和流
动温度Tf，提高产品弹性、耐寒性、抗冲击强 度等。 (3）耐久性。包括耐老化、耐光、耐迁移、耐 抽出等性能。 （4）其他性能（稳定性、安全。无毒。价格合 适等）。
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❖利用外加增塑剂来改进聚合物成型加工及 使用性能的方法通常称为外增塑。对有些 聚合物如一些结晶性聚合物和极性较强的 聚合物，外增塑效果不好，可采用化学的 方法进行增塑，即在高分子链上引入其它 取代基或支链，使结构破坏，链间相互作 用降低，分子链变柔，易于活动，这种方 法称为内增塑。
二、纺丝溶液
2、极性增塑剂─极性聚合物体系
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❖ 主要靠增塑剂的“极性替代作用”：增塑剂利用其 极性基团与聚合物分子中的极性基团的相互作用来 取代原来的聚合物-聚合物间的相互作用，从而破坏 了原极性高分子间的物理交联点，使链段运动得以 实现。因此使高聚物玻璃化温度降低值△Tg 与增塑剂 的摩尔数n成正比，与其体积无关：△Tg =βn。
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➢ 干法：由喷丝头喷出液体细流，进入热空气套筒， 使细流中的溶剂遇热汽化，蒸气被热空气带走，高 聚物凝固成纤维。
高分子溶液剂ppt课件
高分子水溶液中高分子化合物结构的某些基团因 解离而带电，有的带正电，有的带负电。 如琼脂、血红蛋白、碱性染料等常常带正电荷； 淀粉、阿拉伯胶、西黄蓍胶、海藻酸钠等常带负 电荷。 蛋白质在水溶液中随pH不同带不同电荷：当溶液 pH值调到蛋白质的等电点时，高分子不带电；当 溶液pH大于等电点时蛋白质带负电；当溶液pH小 于等电点时蛋白质带正电。
[制备]
① 将稀盐酸、单糖浆加入约80.0mL纯化水中，搅匀； ② 再将胃蛋白酶撒在液面上，待自然溶胀、溶解； ③ 将橙皮酊缓缓加入溶液中； ④ 另取约 10.0mL 纯化水溶解羟苯乙酯乙醇液后，将其缓缓加 入上述溶液中； ⑤ 再加纯化水至全量，搅匀，即得。
高分子溶液剂
一、高分子溶液的概念与性质
（一）概念
高分子溶液剂：系指高分子化合物溶解于溶剂
中形成的均匀分散体系的液体药剂。以水为溶剂 时，称为亲水性高分子溶液，又称为亲水胶体溶 液或称胶剂。以非水溶剂制成的称为非水性高 分子溶液剂。 高分子溶液剂属于热力学稳定系统。
（二）高分子溶液的性质
1.带电性
向高分子溶液剂中加入大量的电解质，由于电解质 强烈的水化作用，夺去了高分子质点水化膜的水分 而使其沉淀。 引起盐析的主要是阴离子。
2.陈化
高分子溶液在放置过程中会自发地聚集而沉淀。
3.絮凝
在光线、空气、电解质、pH、絮凝剂等的影响下， 高分子质点聚集沉淀。 带相反电荷的两种高分子溶液混合时，可因电荷中 和而发生絮凝。
无限溶胀：由于高分子空隙间存在水分子，降低了高
溶液形成与制备方法的重要性
明胶、羧甲基纤维素钠因在热水中更易溶解，
一般先冷水溶胀，再加热使其溶解。
高分子溶液
2H2O (l) 2H2(g) + O2 (g)
热力学第一定律：U = Q + W 等温可逆条件下：U = Qr + Wmax
Qr：可逆过程吸收或放出的热量； Wmax: 最大功；
热力学知识
Wmax= - p V + Wmax, Qr = T S U = T S - p V + Wmax, U + p V = T S + Wmax, H = T S + Wmax, H - T S = Wmax 令 G H - TS, 则 G = Wmax
G：定义的新函数，自由能函数，Free
热力学知识
意义：
① 当G < 0时， Wmax< 0,表明自由能被
用来对环境作最大有用功，是自发过程。
② 当G > 0时， Wmax> 0, 表明过程非自发， 要使过程进行，必须由环境对体系做功。
热力学知识
四、反应的自发性，熵, 热力学第二、三定律
1、过程的自发性
⑤固体或液体溶于水时，熵值增大，气体溶于水时，熵 值减少；
H2O NaCl (s) = Na+ + Cl-
H2O HCl (g) = H + + Cl-
热力学知识
（5）. 反应熵变的计算公式
一般地，对于反应：m A + n B x C + y D
rSm ＝ S,(生成物) - S,(反应物)
＝ [x S,C + y S,D] – [m S,A + n S,B]
Boltzmann公式把热力学宏观量S和微观量概率联系在一起,
使热力学与统计热力学发生了关系,奠定了统计热力学的基础。
热力学第一定律：U = Q + W 等温可逆条件下：U = Qr + Wmax
Qr：可逆过程吸收或放出的热量； Wmax: 最大功；
热力学知识
Wmax= - p V + Wmax, Qr = T S U = T S - p V + Wmax, U + p V = T S + Wmax, H = T S + Wmax, H - T S = Wmax 令 G H - TS, 则 G = Wmax
G：定义的新函数，自由能函数，Free
热力学知识
意义：
① 当G < 0时， Wmax< 0,表明自由能被
用来对环境作最大有用功，是自发过程。
② 当G > 0时， Wmax> 0, 表明过程非自发， 要使过程进行，必须由环境对体系做功。
热力学知识
四、反应的自发性，熵, 热力学第二、三定律
1、过程的自发性
⑤固体或液体溶于水时，熵值增大，气体溶于水时，熵 值减少；
H2O NaCl (s) = Na+ + Cl-
H2O HCl (g) = H + + Cl-
热力学知识
（5）. 反应熵变的计算公式
一般地，对于反应：m A + n B x C + y D
rSm ＝ S,(生成物) - S,(反应物)
＝ [x S,C + y S,D] – [m S,A + n S,B]
Boltzmann公式把热力学宏观量S和微观量概率联系在一起,
使热力学与统计热力学发生了关系,奠定了统计热力学的基础。
第9章高分子溶液
Q
[]
16
第 九章 高分子溶液polymer solution
2）.基团加和法（估算法） 当某个聚合物是新合成出的，或者难溶，可以用该法估计。
＝
2
M
F
0
F
V
,F
摩尔引力常数可以由表查到
M 0链节的摩尔质量，V为重复单元的摩尔体积。
用该法求得的PMMA的溶解度参数为9.3，而实验为9.1～ 12.8
5
第 九章 高分子溶液polymer solution
溶胀可分为无限溶胀和有限溶胀: 无限溶胀是指聚合物能无限制地吸收溶剂分子直至
形成均相的溶液；线性聚合物溶于良好的溶剂中。 有限溶胀是指聚合物吸收溶剂到一定程度后，如果其
它条件不变，不管与溶剂接触时间多长，溶剂吸入量不再 增加，聚合物的体积也不再增大，高分子链段不能挣脱其 他链段的束缚，不能很好地向溶剂扩散，体系始终保持两 相状态。 举例： 交联聚合物的溶解
SM
K N1ln
N1 N1 xN2
n
N1
N
2
xN2
KN1ln1 N2ln2
23
第 九章 高分子溶液polymer solution
12分别是溶剂和高分子的体积分数。假如在高分子溶液中，一个溶剂分子和一个高分子链段 接触时，所发生的能量变化为，设Z为高分子一个链段的配位数，就是邻近的格子数目，则
18
第 九章 高分子溶液polymer solution
9.2 高分子溶液的热力学
一、理想溶液： 拉乌尔定律：P1=P0x1 理想溶液：任一组分在组成范围内符合拉乌尔定律的溶液 特点： 1）溶剂和溶质分子大小、形状相似 2）各组分在溶液中的分子间作用力与纯态时相同 混和热HiM＝0。 3）溶解过程中没有体积变化
高分子溶液性质
散性；形状有线性，支化，交联；聚集态又存在 晶态和非晶态 因此高聚物的溶解现象比小分子复 杂的多。 多分散性：聚合物通常由一系列相对分子量不同 的大分子同系物组成的混合物，用以表达聚合物 的相对分子量大小并不相等的专业术语叫多分散 性。
①高分子与溶剂分子尺寸相差大。两者的分 子运动速度存在差异，溶剂分子能比较快 的渗透进入高聚物，而高分子向溶剂扩散 速度却慢的多，结果是溶剂先进入高聚物 内部，使高分子体积膨胀，即溶胀，然后 是高分子均匀分散在溶剂中，形成完全溶 解的分子分散的均相体系。
②溶解度反比于分子量，分子量增加， 溶解度减小。
③非晶态高分子结构中，由于分子堆砌 较松散，分子间相互作用力较弱，因此 溶剂分子比较容易进入高聚物内部使之 发生溶胀 ，晶态高聚物由于分子排列规 整，堆砌紧密，分子间作用力强，溶剂 进入比较困难。
非晶聚合物的无规线团模型
结晶聚合物的缨状胶束模型
不能透过半透膜 不能透过半透膜 可以透
过半透膜
热力学性质 平衡、稳定体系，不平衡、 平衡、稳定
Tyndall(丁达尔)效应 较弱
明显
无
溶液黏度
很大
小
很小
主要从热力学性质上，可以判定高分子溶液为真溶液．
第二节 高聚物的溶解
一、高聚物溶解的特点
1.特点概述 由于高聚物结构的复杂性：分子量大且存在多分
用较多。
选择高分子溶液的浓度在1%以下，此 时对大多数高分子溶液而言，在没有 化学变化的条件下，其性质不随时间 而变化。
①溶液纺丝：浓度在20-30%，粘度大 ，稳定性差。
②油漆，涂料：浓度可达60%，粘度更 大。
③凝胶：半固体状态。
④增塑高聚物：固体状浓溶液，有一 定的机械强度。
①高分子与溶剂分子尺寸相差大。两者的分 子运动速度存在差异，溶剂分子能比较快 的渗透进入高聚物，而高分子向溶剂扩散 速度却慢的多，结果是溶剂先进入高聚物 内部，使高分子体积膨胀，即溶胀，然后 是高分子均匀分散在溶剂中，形成完全溶 解的分子分散的均相体系。
②溶解度反比于分子量，分子量增加， 溶解度减小。
③非晶态高分子结构中，由于分子堆砌 较松散，分子间相互作用力较弱，因此 溶剂分子比较容易进入高聚物内部使之 发生溶胀 ，晶态高聚物由于分子排列规 整，堆砌紧密，分子间作用力强，溶剂 进入比较困难。
非晶聚合物的无规线团模型
结晶聚合物的缨状胶束模型
不能透过半透膜 不能透过半透膜 可以透
过半透膜
热力学性质 平衡、稳定体系，不平衡、 平衡、稳定
Tyndall(丁达尔)效应 较弱
明显
无
溶液黏度
很大
小
很小
主要从热力学性质上，可以判定高分子溶液为真溶液．
第二节 高聚物的溶解
一、高聚物溶解的特点
1.特点概述 由于高聚物结构的复杂性：分子量大且存在多分
用较多。
选择高分子溶液的浓度在1%以下，此 时对大多数高分子溶液而言，在没有 化学变化的条件下，其性质不随时间 而变化。
①溶液纺丝：浓度在20-30%，粘度大 ，稳定性差。
②油漆，涂料：浓度可达60%，粘度更 大。
③凝胶：半固体状态。
④增塑高聚物：固体状浓溶液，有一 定的机械强度。
高分子溶液实验报告
一、实验目的1. 了解高分子溶液的基本性质。
2. 掌握高分子溶液的制备方法。
3. 学习高分子溶液的稳定性研究。
4. 分析高分子溶液的黏度特性。
二、实验原理高分子溶液是由高分子化合物与溶剂组成的均相体系。
高分子溶液具有以下特点：1. 高分子化合物的分子量较大，一般在10^4～10^7之间。
2. 高分子溶液具有较大的黏度，与溶液浓度、温度等因素有关。
3. 高分子溶液的稳定性受多种因素影响，如溶剂、高分子化合物、温度等。
三、实验仪器与试剂1. 仪器：电子天平、恒温水浴锅、移液管、滴定管、烧杯、玻璃棒、漏斗、滤纸等。
2. 试剂：高分子化合物（聚乙烯醇）、溶剂（蒸馏水）、指示剂（酚酞）、标准溶液（0.1mol/L NaOH溶液）等。
四、实验步骤1. 高分子溶液的制备（1）称取一定量的高分子化合物，放入烧杯中。
（2）加入适量的溶剂，搅拌溶解。
（3）将溶液转移到容量瓶中，定容至刻度线。
2. 高分子溶液的稳定性研究（1）将制备的高分子溶液分别置于不同温度下（如室温、40℃、60℃）。
（2）观察溶液的透明度、颜色变化，记录实验数据。
3. 高分子溶液的黏度测定（1）将高分子溶液置于恒温水浴锅中，调节温度至所需值。
（2）用移液管取一定量的溶液，放入黏度计中。
（3）启动黏度计，记录溶液的黏度值。
4. 高分子溶液的滴定分析（1）用滴定管准确加入一定量的标准溶液。
（2）用移液管取一定量的溶液，加入酚酞指示剂。
（3）用标准溶液滴定至溶液呈粉红色，记录消耗的标准溶液体积。
五、实验结果与分析1. 高分子溶液的制备实验中，高分子化合物在溶剂中溶解较好，溶液透明度较高。
2. 高分子溶液的稳定性研究在不同温度下，溶液的透明度、颜色变化不明显，说明高分子溶液的稳定性较好。
3. 高分子溶液的黏度测定实验结果显示，高分子溶液的黏度随温度的升高而降低，符合黏度特性。
4. 高分子溶液的滴定分析实验结果表明，高分子溶液在滴定过程中，溶液颜色变化明显，说明高分子溶液具有一定的酸性。
高分子溶液与相对分子质量—高分子溶液(高分子物理课件)
❖ ①非极性增塑剂-非极性聚合物：主要靠增塑剂的“隔离作用”
来减小高分子链间的相互作用，玻璃化温度的降低有下述关系 ：
T
：增塑剂的体积分数
：比例常数
❖ ②极性增塑剂-极性聚合物：主要增塑剂极性基团与聚合物中
的极性基团相互作用来取代原来聚合物-聚合物间的相互作用
，破坏了原来极性高分子链间的物理交联点，使链段得以运动
❖ 高分子溶液中溶质的粒子（高分子）比较大，达到10～100纳米数 量级，他和胶体粒子大小差不多，因此再与粒子大小有关的性质（ 扩散慢，不能透过半透膜，有光散射能力）显示出了与胶体溶液相 似的特性。因此在40-50年前，高分子科学的发展史上，曾一度把高 分子溶液看成是胶体溶液。
①高分子溶液：是分子分散体系，是真溶液，是一个平衡体系，
。
T nn：增塑剂的摩尔数
β：比例常数
二、纺丝溶液
合成纤维工业中采用的纺丝法有两种：
❖ 熔融纺丝，即将聚合物熔融成流体，由喷丝头喷成细流 ，再经冷凝并拉伸成为纤维，如锦纶（聚酰胺纤维）、 涤纶。
❖ 溶液纺丝，将聚合物溶解在适宜的溶剂中配成纺丝溶液 ，再经凝固并拉伸成为纤维，如PAN、PVC、PVA纤维 （熔融温度高于分解温度）。
高分子稀溶液与粘度
一、高分子溶液
1. 高分子溶液：高聚物以分子状态分散在溶液中所形成的 均相混合物。 举例：PVC溶于THF /CR溶于乙苯/NR 溶于甲苯
2. 浓溶液与稀溶液
高分子溶液性质随浓度不同有很大变化，据此将高分子 溶液分为浓溶液和稀溶液。 ❖ 稀溶液：一般认为高分子溶液的浓度在5%以下者称为稀溶 液。 实际研究：①高分子溶液的热力学性质
② 小分子溶液稳定，C增加，仍为液体，但无机械强度。 大分子溶液性质随C增加变化较大，液体—>半固—>固
第九章 大分子溶液
有限溶胀 良溶剂
两相平衡状态 只溶胀不溶解
二、溶剂的选择
极性相近原则 溶度参数δ近似原则
Δδ＝0 Δδ＜1.5 Δδ＞1.5
互溶形成理想溶液 溶解过程方能进行 难溶或不能溶解
溶剂化原则
匹配（亲电、亲核；强度）
考虑使用目的
三、大分子在溶液中的形态
无规线团 链
折叠链
螺旋链
第三节 大分子溶液的渗透压
➢ 大分子电解质溶液的ηsp/c ～ c曲线出现反常，不成线 性关系，无法用外推法求[η]。
果胶酸钠ηsp/c对c的关系(a)。
消除电粘效应的办法是在大
分子电解质溶液加入足量的
sp
c
中性电解质，对大分子电荷
起屏蔽作用。
果胶酸钠溶液加入一定量的 NaCl(b)。
a b
c
二、大分子电解质溶液的电泳现象
Mz
粘均摩尔质量
Mη
1. 数均摩尔质量Mn
大分子各组分的分子数分别为N1，N2，…, NB，对应的 摩尔质量为M1，M2，…，MB：
Mn
N1M1 N2M 2 NBM B N1 N2 NB
NBM B NB
数均摩尔质量可以用端基分析法和渗透压法测定。
2. 质均摩尔质量Mm 设B组分的分子质量为mB，则
性质
粒子大小 通过半透膜 热力学系统 扩散速率 丁达尔效应
渗透压 粘度 溶剂亲和力 外加电解质
大分子溶液
10-7~10-9 m 不能 稳定 慢 弱 大 大 大 不敏感
溶胶
10-7~10-9 m 不能 不稳定 慢 强 小 小 小 敏感
一、大分子的结构
1. 近程结构(一级结构)
主要研究大分子的组成与构型
一、大分子溶液的渗透压
高分子物理之高分子溶液
—(CH2—CH)n— CL
电子接受体（亲电子体）
—C— O
电子给予体（亲核体）
—CH2—C—H+·······O= CL
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不同的亲电，亲核试剂具有不同的亲核亲电能力。 常见的一些亲电基团的强弱次序：
—SO2OH >—COOH > —C6H5 > —C6H4OH > = CHCN > —CHNO2 > —CH2CL > —CHCL
对于非极性高聚物，溶解一般是吸热的
(ΔHM>0)，只有 解。
HM T SM 时才能自发溶
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假定一种溶液在混合过程中ΔV=0, Hildebrand溶度公式(只对非极性高聚 物)：
HM V12 E1 V1 1/ 2 E2 V2 1/ 2
内聚能密度(cohesive energy density)： 在零压力下单位体积的液体变成气体的 气化能
重复单元的分子量为： 100.1； 高聚物的密度为：1.19 把上述数据代入公式得：
2 = F / V = F ( / Mu) = 786.7(1.19 / 100.1) = 9.35
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于是我们知道PMMA可以溶解在： 丙酮：1=10.0；或者三氯甲烷：1= 9.3 有的单一溶剂不能溶解可以选择混合溶剂
CED EV
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内聚能： 克服分子间力，把1mol固体或液体移
到其分子间引力范围之外所需要的能量。 低分子化合物，其内聚能近似为恒容蒸
发或升华热：
E H RT
RT是转化为气体时所做的膨胀功
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定义溶度参数(solubility parameter)为内聚能
密度的平方根: E V 1/ 2
高分子溶液和分子量及其分布PPT讲稿
– 溶液中分子排列类似晶体，每个溶剂分子占一个格子， 具有x个链段的高分子占有连续的x个格子，链段体积 与溶剂分子体积相等
– 高分子是柔性的，所有构象能量相等 – 溶液中高分子链段均匀分布，占有任一格子的机率相
等
混合熵
SM R(n1 ln 1 n2 ln 2 )
混合焓
HM kT 1N12 RT 1n12
变化，也没有焓变化的溶液，
1
其12 蒸 K气1 压Y符1 合拉乌尔引定入律参。数q并定义
q
K 1T Y1
q 的单位是温度，称作Flory温度，或q 温度。
当T=q 时，1E 0 ，高分子溶液的热力学性质与理想溶液没有偏差，
可以用有关理想溶液的理论和定理来处理高分子溶液。
q 温度的意义
• 当T=q 时，1E 0 ，高分子溶液的热力学性质
– 以分子量作为连续变量为横坐标，纵坐标是分
子量为M的组分的相对重（数）量，它是分子量
的函数，记作W(M), N(M)
W (M )
1.0
N(M )
M
W (M )
0 M dM
0.5
• 重（数）量积分分布曲线（函数）
– 以分子量作为连续变量为横坐标，纵坐标为重 （数）量积分分布函数I(M)
M
I (M ) 0 W (M )dM
分子基团贡献法（Small理论估算法） 平衡溶胀法 特征粘度法 沉淀点法
通常的聚合物已经可以从手册上查到其溶度参数
Small理论估算法 V%
• F表示重复单元中各基团的摩尔引力常数， 表示重复单元的
摩尔体积，则d： V%F CH3
如PMMA，
CH2 C n CO
OCH3
基团
F
– 高分子是柔性的，所有构象能量相等 – 溶液中高分子链段均匀分布，占有任一格子的机率相
等
混合熵
SM R(n1 ln 1 n2 ln 2 )
混合焓
HM kT 1N12 RT 1n12
变化，也没有焓变化的溶液，
1
其12 蒸 K气1 压Y符1 合拉乌尔引定入律参。数q并定义
q
K 1T Y1
q 的单位是温度，称作Flory温度，或q 温度。
当T=q 时，1E 0 ，高分子溶液的热力学性质与理想溶液没有偏差，
可以用有关理想溶液的理论和定理来处理高分子溶液。
q 温度的意义
• 当T=q 时，1E 0 ，高分子溶液的热力学性质
– 以分子量作为连续变量为横坐标，纵坐标是分
子量为M的组分的相对重（数）量，它是分子量
的函数，记作W(M), N(M)
W (M )
1.0
N(M )
M
W (M )
0 M dM
0.5
• 重（数）量积分分布曲线（函数）
– 以分子量作为连续变量为横坐标，纵坐标为重 （数）量积分分布函数I(M)
M
I (M ) 0 W (M )dM
分子基团贡献法（Small理论估算法） 平衡溶胀法 特征粘度法 沉淀点法
通常的聚合物已经可以从手册上查到其溶度参数
Small理论估算法 V%
• F表示重复单元中各基团的摩尔引力常数， 表示重复单元的
摩尔体积，则d： V%F CH3
如PMMA，
CH2 C n CO
OCH3
基团
F
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五邑大学
高分子溶液
第九章 高分子溶液
概论 高分子化合物的相对分子量和相对分子量分布 溶液中的高分子形态 溶液中高分子的大小和链节的分布 高分子溶液热力学 Donnan平衡——聚电解质的渗透压 渗透压的测定 大分子溶液的光散射现象 高分子溶液的粘度 超离心力场下的大分子沉降 表面活性剂对大分子溶液性质的影响
Page
11
§9.5 高分子溶液的渗透压 据稀溶液的依数性，高分子的分子量很大，浓度 很低，所以依数性效应很小。
技术难度：
温度降低值极小，~0.0003oC，不易准确测量； 渗透压可以准确测定1Pa
可通过测定渗透压确定高分子的分子量
Page
12
§9.5 高分子溶液的渗透压 渗透压公式：
Page 5
相对分子量的统 计意义
§9.2 溶液中的高分子形态 分子链的柔性和刚性：无无规线团和棒状 影响柔顺性的因素
链段
Page
6
§9.3 溶液中高分子的大小和链节的分布
平均末端距hav
平均回转半径RG
Page
7
§9.4 高分子溶热力学 高分子溶液为非理想溶液：
无热溶液：DHmix=0
Page 2
§9 高分子溶液：概述 高分子溶液与溶胶的相同之处：
①大小：1nm~1mm
②扩散速率都比较缓慢
③均不能通过半透膜
不同之处：
①高分子溶液是“溶液”， ②高分子溶液是热力学稳定体系
③高分子溶液是均相体系
④高分子溶液粘度大于溶胶
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3
§9.1 高分子化合物的相对分子量和相对分子量分布
链节 / 结构单元 数均分子量：
重均分子量：
粘均分子量：
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4
§9.1 高分子化合物的相对分子量和相对分子量分布 Z均分子量
测定方法 端基分析 稀溶液依数性 渗透压 光散射 超离心沉降 粘度法
适用范围 < 3 x 104 < 3 x 04 104 ~ 106 104 ~ 107 104 ~ 107
§9.6 Donnan平衡——聚电解质的渗透压 电中性条件及Donnan平衡：
渗透压是由膜内外的浓度差所引起：
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15
§9.6 Donnan平衡——聚电解质的渗透压 令[Na+]inner=y，有：
展开：
Page
16
§9.7 渗透压的测定 半透膜 渗透压计
渗透压的测量
Zimm图
Page
20
§9.9 高分子溶液的粘度
Page
21
谢 谢
Page
17
§9.8 大分子溶液的光散射现象 涨落现象与光散射
光散射测定溶质的分子量：
Page
18
§9.8 大分子溶液的光散射现象 大分子溶液的光散射——Debye散射理论
大分子溶液的光散射伴随着干涉现象，使光散射强度 下降
光散射测定高分子的相对分子量
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§9.8 大分子溶液的光散射现象 光散射测定高分子的相对分子量
正规溶液：DSmix=0，DHmix0
非正规溶液：DSmix≠0，DHmix0
Flory-Huggins晶格模型：
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8
§9.4 高分子溶液热力学 Flory-Huggins晶格模型：
Page
9
§9.4 高分子溶液热力学 高分子溶液的无热混合
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10
§9.4 高分子溶液热力学 高分子溶液的有热混合： c是无因素项，ktc的物理意义是一个溶剂分子进 入纯高分子中（f2→0）与它周围是同种分子时的 能量之差。
幂次方：维利系数
维利系数即可反映高分子链节之间、链节与溶剂 分子之间相互作用的程度，也可反映溶剂化程度。
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13
§9.6 Donnan平衡——聚电解质的渗透压 Donnan平衡：聚电解质 对R-Na+聚电解质，半透膜外部为NaCl。同一组 分化学势相等 即：
即：
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高分子溶液
第九章 高分子溶液
概论 高分子化合物的相对分子量和相对分子量分布 溶液中的高分子形态 溶液中高分子的大小和链节的分布 高分子溶液热力学 Donnan平衡——聚电解质的渗透压 渗透压的测定 大分子溶液的光散射现象 高分子溶液的粘度 超离心力场下的大分子沉降 表面活性剂对大分子溶液性质的影响
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§9.5 高分子溶液的渗透压 据稀溶液的依数性，高分子的分子量很大，浓度 很低，所以依数性效应很小。
技术难度：
温度降低值极小，~0.0003oC，不易准确测量； 渗透压可以准确测定1Pa
可通过测定渗透压确定高分子的分子量
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§9.5 高分子溶液的渗透压 渗透压公式：
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相对分子量的统 计意义
§9.2 溶液中的高分子形态 分子链的柔性和刚性：无无规线团和棒状 影响柔顺性的因素
链段
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§9.3 溶液中高分子的大小和链节的分布
平均末端距hav
平均回转半径RG
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§9.4 高分子溶热力学 高分子溶液为非理想溶液：
无热溶液：DHmix=0
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§9 高分子溶液：概述 高分子溶液与溶胶的相同之处：
①大小：1nm~1mm
②扩散速率都比较缓慢
③均不能通过半透膜
不同之处：
①高分子溶液是“溶液”， ②高分子溶液是热力学稳定体系
③高分子溶液是均相体系
④高分子溶液粘度大于溶胶
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§9.1 高分子化合物的相对分子量和相对分子量分布
链节 / 结构单元 数均分子量：
重均分子量：
粘均分子量：
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§9.1 高分子化合物的相对分子量和相对分子量分布 Z均分子量
测定方法 端基分析 稀溶液依数性 渗透压 光散射 超离心沉降 粘度法
适用范围 < 3 x 104 < 3 x 04 104 ~ 106 104 ~ 107 104 ~ 107
§9.6 Donnan平衡——聚电解质的渗透压 电中性条件及Donnan平衡：
渗透压是由膜内外的浓度差所引起：
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§9.6 Donnan平衡——聚电解质的渗透压 令[Na+]inner=y，有：
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§9.7 渗透压的测定 半透膜 渗透压计
渗透压的测量
Zimm图
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§9.9 高分子溶液的粘度
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谢 谢
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§9.8 大分子溶液的光散射现象 涨落现象与光散射
光散射测定溶质的分子量：
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§9.8 大分子溶液的光散射现象 大分子溶液的光散射——Debye散射理论
大分子溶液的光散射伴随着干涉现象，使光散射强度 下降
光散射测定高分子的相对分子量
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§9.8 大分子溶液的光散射现象 光散射测定高分子的相对分子量
正规溶液：DSmix=0，DHmix0
非正规溶液：DSmix≠0，DHmix0
Flory-Huggins晶格模型：
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§9.4 高分子溶液热力学 Flory-Huggins晶格模型：
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§9.4 高分子溶液热力学 高分子溶液的无热混合
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§9.4 高分子溶液热力学 高分子溶液的有热混合： c是无因素项，ktc的物理意义是一个溶剂分子进 入纯高分子中（f2→0）与它周围是同种分子时的 能量之差。
幂次方：维利系数
维利系数即可反映高分子链节之间、链节与溶剂 分子之间相互作用的程度，也可反映溶剂化程度。
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§9.6 Donnan平衡——聚电解质的渗透压 Donnan平衡：聚电解质 对R-Na+聚电解质，半透膜外部为NaCl。同一组 分化学势相等 即：
即：
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