高分子物理第3章

第三章 高分子溶液

1. 溶度参数的含义是什么？“溶度参数相近原则”判定溶剂对聚合物溶解能力的依据是什么？

答：溶度参数：内聚能密度的平方根为溶度参数。



依据：




2. 什么叫高分子θ溶液？它与理想溶液有何区别？

θ溶液：△u1E =0，“链段”间与“链段”和溶剂间相互作用抵消，无扰状态，排斥体积为0。

区别：

θ溶液：△u1E =0，“链段”间与“链段”和溶剂间相互作用抵消，无扰状态，排斥体积为0

理想溶液：不存在△u1E

1. Flory－Huggins晶格模型理论推导高分子溶液混合熵时作了哪些假定？混合热表达式中Huggins参数的物理意义是什么？

答：假定：①一个格子中只能放一个溶剂分子或一个聚合物链段，

②高分子可以自由卷曲，所有构象具有相同的能量，

③链段与溶剂分子可以在晶格上相互取代聚合物链段均匀分布，

④高分子具有相同的聚合度，

⑤配位数Z不依赖于组分

反映高分子与溶剂混合时相互作用能的变化。 法表示一个溶剂分子放到高分子中去时所引起的能量变化。 ， ；

与溶剂性质的关系：溶剂的溶解能力越强， 值越小；

与温度的关系：
2. 什么叫排斥体积效应？Flory－Huggins稀溶液理论较之晶格模型理论有何进展？

答：在高分子稀溶液中，“链段”的分布实际上是不均匀的，高分子链以—个被溶剂化了的松懈的链球散布在纯溶剂中，每个链球都占有一定的体积，它不能被其他分子的“链段”占有，称为排斥体积。

进展：a. 高分子稀溶液中“链段”的分布是不均匀的，而是以“链段云”形式分布在溶剂中，每一“链段云”可近似成球休；

b．在“链段云”内，以质心为中心，“链段”的径向分布符合高斯分布：

c．“链段石”彼此接近要引起自由能的变化．每一个高分子“链段云”具有排斥体积。

3. 苯乙烯－丁二烯共聚物（δ＝16.7）难溶于戊烷（δ＝14.4）和醋酸乙烯（δ＝17.8）。若选用上述两种溶剂的混合物，什么配比时对共聚物的溶解能力最佳？

解：由溶度参数相近原则可知，当混合物的溶度参数δ为16.7时，溶解能力最佳，设戊烷体积分数为x，则醋酸乙烯为（1－x）根据公式：

δ混＝δ1φ1＋δ2φ2，所以：14.4x＋17.8（1－x）＝16.7，x＝0.32

故：配比为戊烷比醋酸乙烯约为32/68时溶解能力最佳。

7. 计算下列三种情况下溶液的混合熵，讨论所得结果的意义。

（1） 99×1012个小分子A与108个大分子B相混合（假定为理想溶液）

（2） 99×1012个小分子A与108个大分子B相混合（设每个大分子“链段”数x＝104）相混合（假定符合

均匀场理论）；

（3） 99×1012个小分子A与1012个大分子B相混合（假定为理想溶液）。

解：（1）




8. 在20℃将10－5mol聚甲基丙烯酸甲酯( ＝105，ρ＝1.20g/cm3)溶于179克氯仿（ρ＝1.49 g/cm3）中，试汁算溶液的混合熵、混合热和混合自由能；(已知χ1＝0.377)

解：混合熵：


混合热：


混合自由能：


9. 假定共混体系中．两组分聚合物(非极性或弱极性)的分子量不同但均为单分散的，χA/χB=r。试写出计算临界共混温度和该温度下组成关系的方程式，画出r分别为小于1、等于1和大于1时，该体系的旋节线示意图。