高分子材料——7高分子溶液简介
7有机高分子材料
①硬质聚氯乙烯（UPVC）管
②聚乙烯（PE）管 ③聚丙烯（PP）管和无规共聚聚丙烯（ PPR ）管 ④聚丁烯（PB）管
塑料管与镀锌铁管优缺点比较
请观察使用两年后的塑料管和镀锌铁管的照片，对其优缺 点予以比较。
塑料管
镀锌铁管
3）塑料贴面装饰板 面层为三聚氰胺甲醛树脂渍过的印有各种色彩、
n
表观密度较小，有耐低温(-70℃)和耐化学腐蚀，电绝缘性， 耐磨性、耐水性均较好。 缺点：机械强度不高；易燃，熔融滴落，常加阻燃剂。 聚乙烯塑料主要用于化工耐腐蚀管道，用于配制多种涂料， 也可作防水、防潮材料。
聚丙烯(PP)
刚性大, 密度小0.90g/cm3～0.91g/cm3。
耐热性好, 使用温度为100℃～110℃。优良的电绝缘性能和耐 蚀性能，在常温下能耐酸、碱，导线外皮 制作零部件，如法兰、齿轮、风扇叶轮、把手及壳体等，还 可制作化工管道、容器。
线性非晶态聚合物的物 理形态与温度的关系
粘流态：链节可以自由地旋转，整个分子链也能自由移动，从而 成为能流动的粘液，比液态低分子化合物的粘度要大得多，又称 为塑性态。例如胶粘剂或涂料。
玻璃化温度 由高弹态向玻璃态转变的温度，用Tg 表示。
粘流化温度 由高弹态向粘流态转变的温度，用Tf 表示。
塑料与纤维: 要求Tg 高， Tf 低（较耐热，加工成型温度不高） 橡胶：要求Tg 低， Tf 高（耐寒又耐热） 一些非晶态高聚物的Tg和Tf值： 聚氯乙烯 Tg =81 ℃ 聚苯乙烯 Tg =100 ℃ 聚丁二烯(顺丁橡胶) Tg =-108 ℃ 天然橡胶 Tg =-73 ℃ Tf =175℃ Tf =135℃ Tf =122℃
一些聚合物的名称、商品名称、符号及单体
高分子材料的特点
高分子材料的特点
高分子材料是由长链分子构成的材料，具有以下特点：
1. 分子量大：高分子材料的分子量通常在千到百万级别。
由于分子量大，高分子材料具有较高的强度和刚度，能够承受较大的外部力和变形。
2. 高分子材料具有较低的密度：由于高分子材料的分子结构具有空隙，所以其密度较低。
这使得高分子材料在实际应用中起到轻量化的作用，例如航天器和汽车等领域。
3. 高分子材料具有良好的耐腐蚀性：高分子材料由于具有惰性和非极性等特性，因此具有良好的耐腐蚀性。
它们可以耐受酸碱溶液、溶剂和氧化剂等常见的腐蚀介质。
4. 高分子材料具有较高的绝缘性能：由于高分子材料的分子结构中存在大量的非极性键和空隙，所以它们具有较高的绝缘性能。
这使得高分子材料在电气和电子领域中得到广泛应用。
5. 高分子材料具有较好的加工性：高分子材料一般可以通过热塑性和热固性两种不同的方法进行加工。
在加工过程中，高分子材料可以通过挤压、注塑、吹塑等方法制备成各种形状复杂的产品。
6. 高分子材料具有良好的可塑性和可变性：高分子材料的分子结构较为灵活，可以通过控制化学结构和加工工艺等方法来调节其物理和化学性质。
这使得高分子材料具有很好的可塑性和
可变性，可以根据实际需要来设计和制备各种特定性能的材料。
总之，高分子材料具有分子量大、密度低、耐腐蚀、绝缘、加工性好、可塑性和可变性等特点，因此在各个领域都有广泛的应用。
例如，高分子材料在汽车工业中用于制造轻量化部件、在医疗领域中用于制造生物医用材料、在建筑领域中用于制造隔热材料等。
高分子材料的特点使得它们具有广阔的发展前景。
第三章 (1) 高分子材料的物理化学性质
19
（ii）pH敏感水凝胶 ：pH敏感性水凝胶是体积随环境pH值、 离子强度变化的高分子凝胶。这类凝胶大分子网络中具有可解 离成离子的基团，其网络结构和电荷密度随介质pH值的变化而 变化，并对凝胶的渗透压产生影响；同时因为网络中添加了离 子，离子强度的变化也引起体积变化。 一般来说，具有pH值响应性的水凝胶都是含有酸性或碱性侧 基的大分子网络，即聚电解质水凝胶。随着介质pH值、离子强 度的改变，酸、碱基团发生电离，导致网络内大分子链段间氢 键的解离，引起不连续的溶胀体积变化。
18
热可逆性水凝胶 有些聚合物水溶液在室温下呈自由流动的液态 而在体温下呈凝胶态，即形成热可逆性水凝胶(TGR)。这一体系 能够较容易地对特定的组织部位注射给药，在体内环境下很快形 成凝胶。而且这种给药系统的制备较简单，只需将药物与聚合物 水溶液进行简单地混合。 如：聚环氧乙烷(PEO)与聚环氧丙烷(PPO)嵌段共聚物是已被批 准用于药用辅料的高分子，商品名叫普流罗尼(Pluronic)或泊洛沙 姆(Poloxamer)，依据其结构和浓度，这类聚合物存在两个临界相 转变温度，即溶液-凝胶转变温度(相当于LCST)和凝胶-溶液转变 温度，在这两个温度之间其水溶液呈现凝胶状态。利用这类共聚 物水溶液低温溶液状态混合药物，尤其是生物类药物，注人体内 形成凝胶，从而实现控制药物释放同时保护药物活性的功能。
高分子定义及简介
功能高分子材料一般指具有传递、转换或贮存物质、能量和信息作用的高分子及其复合材料，或具体地指在原有力学性能的基础上，还具有化学反应活性、光敏性、导电性、催化性、生物相容性、药理性、选择分离性、能量转换性、磁性等功能的高分子及其复合材料。
功能高分子材料是上世纪60年代发展起来的新兴领域，是高分子材料渗透到电子、生物、能源等领域后开发涌现出的新材料。
近年来，功能高分子材料的年增长率一般都在10％以上，其中高分子分离膜和生物医用高分子的增长率高达50％。
按照功能来分类1化学功能离子交换树脂、螯合树脂、感光性树脂、氧化还原树脂、高分子试剂、高分子催化剂、高分子增感剂、分解性高分子等.2.物理功能导电性高分子（包括电子型导电高分子、高分子固态离子导体、高分子半导体）、高介电性高分子（包括高分子驻极体、高分子压电体）、高分子光电导体、高分子光生伏打材料、高分子显示材料、高分子光致变色材料等.3.复合功能高分子吸附剂、高分子絮凝剂、高分子表面活性剂、高分子染料、高分子稳定剂、高分子相溶剂、高分子功能膜和高分子功能电极等.4.生物、医用功能抗血栓、控制药物释放和生物活性等 .按照功能特性通常可分成以下几类（1）分离材料和化学功能材料（2）电磁功能高分子材料（3）光功能高分子材料（4）生物医用高分子材料编辑本段离子交换树脂它是最早工业化的功能高分子材料。
经过各种官能化的聚苯乙烯树脂，含有H 离子结构，能交换各种阳离子的称为阳离子交换树脂，含有OH一离子结构能交换各种阴离子的称为阴离子交换树脂。
它们主要用于水的处理。
离子交换膜还可以用于饮用水处理、海水炎化、废水处理、甘露醇、柠檬酸糖液的钝化、牛奶和酱油的脱盐、酸的回收以及作为电解隔膜和电池隔膜。
编辑本段高分子催化剂和高分子试剂催化生物体内多种化学反应的生物酶属于高分子催化剂。
它具有魔法般的催化性能，反应在常温、常压下进行，催化活性极高，几乎不产生副产物。
目前，人们试图用人工合成的方法模拟酶，将金属化合物结合在高分子配体上，开发高活性、高选择性的高效催化剂，这种高分子催化剂称为高分子金属催化剂。
高分子合成材料范文
高分子合成材料范文高分子合成材料是一种由化学合成而成的大分子化合物，通常具有高分子量、高强度和高导电性等特点。
高分子合成材料广泛应用于各个领域，如塑料、橡胶、纤维、涂料、胶黏剂等。
在本篇文章中，将会探讨高分子合成材料的特点、分类以及应用领域。
1.高分子量：高分子合成材料的分子量通常在10^4-10^6之间，因此具有较高的物理强度和化学稳定性。
2.可塑性：高分子合成材料具有较好的塑性，可以通过热加工、注塑等方法加工成不同形状的制品。
3.耐磨性：高分子合成材料通常具有较好的耐磨性能，可以用于制造耐磨部件，如轮胎、刷子等。
4.耐化学性：高分子合成材料通常具有较好的耐化学性，不易受到化学药品的侵蚀。
1.聚合物：聚合物是一种由同种或不同种化学单体通过聚合反应合成的高分子化合物，可以进一步分为塑料和橡胶。
塑料是一种具有可塑性的高分子合成材料，可以根据聚合单体的不同特性，如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等分类。
橡胶是一种具有高弹性的高分子合成材料，可以根据其硬度和化学结构的不同，如天然橡胶、丁苯橡胶等。
2.高分子复合材料：高分子复合材料由高分子基质和增强材料组成，可以提高材料的力学性能。
常见的高分子复合材料包括聚合物基复合材料、纳米复合材料和纤维增强复合材料等。
3.高分子溶液：高分子溶液是指高分子化合物在溶剂中形成的溶液。
通过调整高分子溶液的浓度、溶剂的种类和温度等条件，可以使其具有不同的性质和应用前景。
1.医疗领域：高分子合成材料被广泛用于医疗器械的制造，如医用塑料制品、人工骨骼和人工器官等。
此外，高分子合成材料还被用于制造药物缓释系统和生物医学材料。
2.电子领域：高分子合成材料被广泛应用于电子器件的制造，如电子电缆、绝缘材料和电子芯片等。
3.环保领域：高分子合成材料被广泛应用于环保材料的研发和生产，如可降解塑料和水处理材料等。
4.能源领域：高分子合成材料被应用于太阳能电池板、燃料电池和锂离子电池等能源领域。
总之，高分子合成材料具有高分子量、可塑性、耐磨性和耐化学性等特点，广泛应用于医疗、电子、环保和能源等领域。
高分子溶液
熔融 纤维工业中 的溶液纺丝 溶液
锦纶 涤纶 腈纶----聚丙烯腈 聚丙烯腈 腈纶 氯纶 PVC+邻苯二甲酸二辛酯 邻苯二甲酸二辛酯
浓溶液的 工业用途
橡、塑工业 中---增塑剂 增塑剂
油漆，涂料， 油漆，涂料， 胶粘剂的配制
新型—聚氨酯 新型 聚氨酯
高分子浓溶液和稀溶液之间并没有一个绝对的界 判定一种高分子溶液属于稀溶液或浓溶液， 线。判定一种高分子溶液属于稀溶液或浓溶液，应根 溶液性质，而不是溶液浓度高低。 据溶液性质，而不是溶液浓度高低。
3.分类 3.分类
①极稀溶液——浓度低于1％属此范畴，热力学稳定体 极稀溶液——浓度低于 浓度低于1 属此范畴， 性质不随时间变化，粘度小。 系，性质不随时间变化，粘度小。分子量的测定一般用极 稀溶液。 稀溶液。 稀溶液——浓度在 ％～5%。 浓度在1 ②稀溶液——浓度在1％～5%。 浓溶液——浓度 浓度>5% 纺丝液（10～15％ ③浓溶液——浓度>5% ，如：纺丝液（10～15％左 右，粘度大）；油漆（60％）；高分子/增塑剂体系（更 粘度大）；油漆（60％）；高分子 增塑剂体系（ ％）；高分子/ ）；油漆 半固体或固体）。 浓，半固体或固体）。
ห้องสมุดไป่ตู้、交联聚合物只溶胀，不溶解 、交联聚合物只溶胀，
交联聚合物分子链之间有化学键联结， 交联聚合物分子链之间有化学键联结，形成三维网 状结构，整个材料就是一个大分子，因此不能溶解。 状结构，整个材料就是一个大分子，因此不能溶解。 但是由于网链尺寸大，溶剂分子小，溶剂分子也能 但是由于网链尺寸大，溶剂分子小， 钻入其中，使网链间距增大，体积膨胀材料（ 钻入其中，使网链间距增大，体积膨胀材料（有限溶 胀）。 根据最大平衡溶胀度， 根据最大平衡溶胀度，可以求出交联高聚物的交联 密度和网链平均分子量。 密度和网链平均分子量。
第三章 高分子溶液及相对分子质量
2 NiMi
10 (10 ) 5 (10 ) Mv 4 5 10 10 5 10
4 0.61
5 0.61
1
0.6
80000
讨论：
Mw > Mv > Mn，Mv 略低于 Mw
Mn 靠近聚合物中低分子量的部分，即低分 子量部分对 Mn 影响较大
第三章 高分子溶液及分子量
3.1 高分子溶液基本知识介绍
3.2 高聚物分子量知识介绍 3.3 高聚物分子量测定方法简介
教学时数：2 教学要求： （1）了解高分子溶液几个基本概念 （2）掌握聚合物分子量及分布的概念 （3）理解聚合物分子量测定的意义
3.1 高分子溶液基本知识介绍 工业上高分子溶液应用的一些例子：
每种方法都有相应适用范围和测定相应的分子量。
测定高分子材料平均相对分子质量的方法及适用范围
方法
端基 分析
膜渗透 压法
蒸气压法 （VPO）
沸点 上升 法
冰点下 光散射 降法 法
黏度 法
GPC法
测得平 均分子 量的类 型
Mn
Mn
Mn
Mn
Mn Mn MW
M
MW
M
适用分 <3× 子量范 104 围
2×104 ～106
3.3 高聚物分子量测定方法简介
测定聚合物平均分子量的方法很多。 化学法：端基分析法。
热力学法：利用稀溶液的依数性—溶液的某些性质的变 化与溶质的分子数目成正比关系。
膜渗透压法、蒸气压法、沸点升高法和冰点下降法等。 动力学法：粘度法、超速离心沉降法。 光学法：光散射法。 凝胶渗透色谱法（GPC法），该方法通过测定聚合物分 子量分布求得平均分子量。
高分子物理--高分子溶液性质
2. 高分子溶液理论
2. 高分子溶液理论
其中，Φ 1和Φ 2分别表示溶剂和高分子在溶液中的体积分数
2. 高分子溶液理论
混合熵在推导过程中不合理之处：
（1）没有考虑到由于高分子的链段之间、溶剂分子之间以 及
链段与溶剂之间的相互作用不同，会破坏混合过程 的随机性，
会引起溶液熵值的减小，而使式（4）的结果偏高。
3. 高分子的分子量及其发布 2. 平均分子量
平 均 分 子 量
1. 数均分子量 2. 重均分子量 3. Z均分子量
4. 粘均分子量
3. 高分子的分子量及其发布 1. 数均分子量
Mn nM w n n
i i i i i
N iMi
i
2. 重均分子量
Mw
ni M i n M
3. 高分子的分子量及其发布 3. 分子量的测定方法
端基分析（EA）
沸点升高与冰点降低（LS） 膜渗透压（MO） 气相渗透（VPO） 光散射； 粘度
验规则，也可用于高分子的溶剂选择。
1. 高分子的溶解过程与溶剂选择 （1） 相似相溶(极性相近)的原则
极性大的聚合物，溶于 极性大的溶剂中
极性相近 的原则
极性小的聚合物溶于极性 小的溶剂中
非极性聚合物溶于非极性 溶剂中
1. 高分子的溶解过程与溶剂选择
表1 聚合物与溶剂的极性
聚合物
丁苯橡胶 聚苯乙烯 聚乙烯醇 聚丙烯腈
在一定范围内，高分子材料的性能随分子量的增大 而提高，就其性能而言，人们期望材料具有较大的分子 量，但是，分子量过大，会给材料的加工造成困难。因 此，兼顾到材料的使用性能和加工性两方面的要求，聚 合物的分子量应控制在一定的范围之内。
高分子材料简介
常温下处于玻璃态的高聚物通常用作塑料 常温下处于高弹态的高聚物通常用作橡胶
粘流态是高聚物成型的最重要的状态
2-2 结晶聚合物的力学状态
晶态高聚物中总有非晶区存在，非晶部分高
聚物在不同温度下也要发生上述二种转变， 但它的宏观表现与结晶度大小有关。
（1）轻度结晶聚合物
微晶体起着类似交联点的作用。试样仍然 存在明显的玻璃化温度转变。温度上升时， 非晶部分由玻璃态转变为高弹态。但由于 微晶的存在起着交联点的作用，所以非晶 区不会发生很大的变形，形成皮革状。 实例：增塑 PVC ，有 也有 ，如软 Tg Tm PVC 塑料地板）
3-2 结晶过程及影响因素
（2）影响结晶过程的因素
Ａ．温度——明显影响结晶速度
高聚物的结晶速度是晶核生长速度和晶粒生长 速度的总和，所以高聚物的结晶速度对温度的 依赖性是晶核生长速度对温度依赖性和晶粒生 长速度对温度依赖性共同作用的结果。
当熔体温度较高，接近熔点时，分子链热运动激烈， 晶核不易形成，所以结晶速度小。 随着温度下降，晶核形成速度增加，分子链也有相 当活动性，易排入晶格，所以晶粒形成速度也增加， 总的结晶速度也增加。 温度再进一步降低时，虽然晶核形成速度继续上升， 但熔体粘度变大，分子链活动性下降，不易排入晶 格，所以晶粒生长下降。 当 T时，链段不能运 Tg 动，所以也不能排入晶格，不能结晶，所以用淬火 方法得到的是非晶态固体。
主要内容
第一部分 高分子链的结构 第二部分 高聚物力学状态 第三部分 高聚物的结晶性能
第一部分 高分子链的结构
高分子多是由小分子通过聚合反应而制得
的，因此也称为聚合物或高聚物，用于聚 合的小分子则被称为“单体”。 高分子化合物的化学组成和结构比较简单， 往往是由很多结构单元以重复的方式排列 而成的。
高分子化学7(阳离子聚合)
聚合反应分类
根据聚合机理，聚合反应可分为连锁 聚合和逐步聚合。阳离子聚合属于连 锁聚合的一种。
根据聚合物的结构和性能，聚合反应 可分为均聚合、共聚合和嵌段聚合等 。阳离子聚合可用于制备均聚物和共 聚物。
02
阳离子聚合基本原理
阳离子聚合的机理
01
02
03
链引发
引发剂在阳离子作用下形 成活性中心，引发单体聚 合。
高分子化学7(阳离子聚合)
• 引言 • 阳离子聚合基本原理 • 阳离子聚合的单体 • 阳离子聚合催化剂 • 阳离子聚合的影响因素 • 阳离子聚合的应用 • 结论
01
引言
主题简介
01
阳离子聚合是一种通过阳离子引 发的高分子聚合反应，其特点是 聚合过程中聚合物链带有正电荷 。
02
阳离子聚合在工业生产中具有重 要应用，如合成橡胶、塑料、涂 料等。
动力学参数的确定
通过实验数据拟合动力学方程，求得反应速率常数、活化能等动力 学参数。
阳离子聚合的活化能
活化能的概念
01
指引发聚合反应所需的最低能量。
活化能的影响因素
02
引发剂类型、单体类型、溶剂极性等。
活化能与聚合速率的关系
03
活化能越高，聚合速率越快；反之，活化能越低，聚合速率越
慢。
03
阳离子聚合的单体
选择依据
选择催化剂时应考虑其活性、稳定性、毒性等因素，以及聚合物的性能要求和 生产成本等因素。
05
阳离子聚合的影响因素
温度和压力的影响
温度
阳离子聚合反应是放热反应，温度升高会导致聚合速率增加，但同时也会加速聚 合物链断裂，影响聚合物分子量。因此，需要选择适当的温度以获得高分子量聚 合物。
高分子溶液剂的名词解释
高分子溶液剂的名词解释高分子溶液剂是指能够溶解高分子化合物（如聚合物）的溶剂，使其分子在溶液中均匀分散并保持溶解状态的物质。
高分子溶液剂在科学研究、工业生产和日常生活中扮演着重要的角色。
它们被广泛应用于领域包括材料科学、生物技术、医药制造、涂料工业等。
1. 高分子溶液剂的分类高分子溶液剂可以根据其溶解能力和相容性的不同而进行分类。
常用的分类方法有溶剂亲和力和溶剂相似度两种方式。
1.1 溶剂亲和力溶剂亲和力指的是高分子溶液剂与高分子化合物之间相互作用的程度。
溶剂亲和力越大，高分子化合物在溶液中的溶解度就越高。
一般来说，高分子溶液剂与溶解的高分子化合物应具有相似的化学性质和结构，以增加它们之间的相互作用。
例如，水是一种常用的高分子溶液剂，可以溶解许多水溶性的高分子化合物。
1.2 溶剂相似度溶剂相似度是指高分子溶液剂与高分子化合物之间的相似性。
如果高分子溶液剂与高分子化合物具有相似的化学结构和性质，它们之间的相互作用和溶解能力就会增强。
这使得高分子化合物在高分子溶液剂中更容易溶解和分散。
溶剂相似度的选择是基于溶液的热力学性质和动力学特性进行的。
2. 高分子溶液剂的应用高分子溶液剂在许多领域都具有广泛的应用。
2.1 材料科学在材料科学中，高分子溶液剂用于制备聚合物纤维、膜材料和涂层。
通过将高分子化合物溶解在适当的溶剂中，可以调控高分子化合物的形态和结构，进而改变材料的性能。
例如，将聚合物溶解在有机溶剂中，可以制备出各种形状的纤维，如纺丝纤维和无纺布。
2.2 生物技术在生物技术领域，高分子溶液剂用于制备生物高分子材料、药物控释系统和基因传递载体。
通过选择合适的溶剂，可以有效地溶解和分散生物高分子化合物。
例如，聚乳酸可以通过溶解在乙酸乙酯中来制备微球，用作药物控释系统。
2.3 医药制造在医药制造中，高分子溶液剂用于制备口服溶液、注射液以及一些外用药物。
这些溶剂具有与人体组织相似的相容性，能够高效地溶解药物，并帮助其在人体内释放和吸收。
高分子溶液的叙述
高分子溶液的叙述高分子溶液是指由高分子聚合物和溶剂组成的体系。
高分子溶液具有多种物理和化学特性，广泛应用于材料科学、生物医学、环境科学等领域。
高分子溶液的形成是由于高分子聚合物的溶解能力与溶剂相结合。
在高分子溶液中，高分子聚合物以线性、支化或交联的形式存在。
溶剂可以是水、有机溶剂或离子液体等。
高分子溶液的性质受到多种因素的影响，包括高分子聚合物的结构、分子量、溶剂选择、浓度等。
高分子溶液的浓度是指单位体积内高分子聚合物的质量。
高分子溶液的浓度可以影响其物理性质，如黏度、流变性质和溶解度。
较高的浓度通常会导致高分子溶液的黏度增加，使其流动性下降。
此外，高分子溶液的浓度也会影响其溶解度，即高分子溶液中可以溶解的高分子聚合物的最大量。
高分子溶液的黏度是指其内部阻力对剪切应力的抵抗能力。
高分子溶液的黏度与高分子聚合物的分子量和浓度有关。
较高的分子量和浓度通常会导致高分子溶液的黏度增加。
高分子溶液的黏度对于涂料、胶黏剂、液态电子材料等应用具有重要意义。
高分子溶液的流变性质是指在外力作用下的变形行为。
高分子溶液通常表现出剪切稀化或剪切增稠的特性。
剪切稀化是指在剪切应力作用下，高分子溶液的黏度随剪切速率的增加而降低。
剪切增稠则相反，即高分子溶液的黏度随剪切速率的增加而增加。
这种流变特性可以应用于润滑剂、液态电子材料等领域。
高分子溶液还可以在溶液中形成凝胶结构。
凝胶是指高分子聚合物在溶剂中形成三维网络结构的体系。
凝胶具有固体的强度和液体的流动性。
凝胶的形成可以通过多种方式实现，如温度变化、pH值变化、离子浓度变化等。
凝胶在生物医学领域的应用非常广泛，如人工皮肤、药物释放系统等。
高分子溶液是一种重要的体系，具有多种物理和化学特性。
它在材料科学、生物医学、环境科学等领域有着广泛的应用前景。
研究高分子溶液的性质和行为，对于深入理解高分子材料的性能和开发新的应用具有重要意义。
高分子溶液的名词解释
高分子溶液的名词解释高分子溶液是指由高分子化合物（聚合物）和溶剂共同构成的体系。
它在科学研究和工业应用中起着重要的作用。
通过深入了解高分子溶液的概念、组成以及其在不同领域中的应用，可以更好地理解和利用这一复杂体系。
一、高分子溶液的概念高分子溶液是指由聚合物和溶剂组成的体系，其中聚合物是以化学键连接在一起的高分子链，而溶剂则是将聚合物分散和溶解的介质。
高分子溶液与普通溶液相比有着显著的差异，其中最主要的是聚合物的溶解状态和溶液的物理性质。
高分子溶液通常是非理想溶液，因为聚合物之间以及聚合物与溶剂之间存在着相互作用，这些相互作用将影响到溶液的稳定性、粘度、电导率等物理性质。
二、高分子溶液的组成高分子溶液的组成主要包括聚合物和溶剂两个部分。
聚合物是由一系列单体通过化学键连接而成的大分子化合物，具有重复单元结构。
聚合物根据其合成方式和化学结构可以分为天然高分子和合成高分子。
天然高分子如蛋白质、淀粉和纤维素，合成高分子如聚乙烯、聚苯乙烯和聚丙烯等。
溶剂是指能够溶解聚合物的介质，通常是液体。
溶剂的选择对于高分子溶液的稳定性、溶解度以及物理性质起着重要的影响。
常见的溶剂包括水、有机溶剂（如甲苯、二甲基甲酰胺等）以及超临界流体等。
三、高分子溶液在科学研究中的应用高分子溶液在科学研究领域中广泛应用，涉及众多学科，如化学、物理、材料科学等。
在化学领域，高分子溶液的研究有助于深入理解聚合物的结构、聚合反应的机理以及聚合物的性质。
通过调控溶液中聚合物的浓度、分子量和分子量分布等参数，可以对聚合物的合成和性能进行精确控制，为新材料的开发提供有力支持。
在物理领域，研究高分子溶液有助于理解聚合物的形态学以及相互作用。
高分子溶液的凝胶化行为、相分离现象以及聚合物的流变性质等成为了物理学家关注的重点。
通过研究高分子溶液的流体力学行为和相变机制，可以揭示其中的规律，并推动新型材料的设计与应用。
在材料科学领域，高分子溶液常被用于聚合物膜的制备、涂层材料的研发以及染料和药物的传输等方面。
功能高分子材料简介
12
(2) 掺杂反应类型：
(a) 氧化－还原掺杂： 高分子链发生氧化－还原反应而出现离子对 化学掺杂、电化学掺杂、离子注入掺杂等
13
电化学掺杂就是氧化还原反应在电极表面上发生。 将聚合物涂覆在电极表面上，或使单体在电极表 面上直接聚合，形成薄膜。改变电极的电位，表 面的聚合物膜与电极发生电荷的转移，聚合物失 去或得到电子，变成氧化或还原状态。
2022/7/29/20:48:19
(b) 质子酸掺杂：与质子酸反应后表现出导电性
质子酸掺杂对聚苯胺的改性有重要意义：
与HCl、H2SO4等反应后，聚苯胺出现电导率剧增 (101010 sm-1) 现象：
解释：质子酸掺杂使分子链带电，通过分子链内的电 荷转移，形成电荷密度的周期性分布。
15
聚苯胺 的质子 酸掺杂
聚噻吩
(
)
Sn
聚吡咯 聚苯胺
(
)
Nn
H
(
NH )n
聚苯
(
)
n
8
1 分类
(1) 结构型导电高分子材料： 本身提供载流子显示导电性的材料
—— 共轭聚合物(聚乙炔)、金属螯合型聚合物 (聚酞菁铜)、高分子电荷转移配合物等 (2) 复合型导电高分子材料：
本身不导电、要通过掺入导电微粒或细丝才 能导电、载流子由掺入材料提供
功能高分子材料简介
Functional Polymers
1
6.1 概述
常规高分子材料
①合成纤维 ②合成橡胶 ③塑料 10.1 概述 ④油漆涂料 ⑤高分子粘合剂
2
功能高分子化学的内容与发展
(1) 研究功能高分子化学的目的和意义
高分子材料简介(最终)
橡胶是有机高分子弹性 化合物。在很宽的温度 （－50～150℃）范围内 具有优异的弹性，所以 又称为高弹体。
能把各种材料紧 密地结合在一起 的物质。
生物医学材料的要求
医疗功能，就必须强调安全性。外用医疗材料与肌体接触
时间短，要求稍低，而与血液直接接触或植入体内材料则 要求较高，即要有良好的生物相容性。
重复加工性
溶剂中情况 化、UF、MF、EP
项目 加工特性 热塑性塑料 受热软化、熔融、 塑制成一定形状， 冷却后固化定型 再次受热，仍可软 化、熔融，反复多 次加工 可溶 线性高分子 热固性塑料 未成型前受热软化，熔融 可塑制成一定形状，在热 和固化剂作用下，一次硬 化定型 受热不熔融，达到一定温 度分解破坏，不能反复加 工 不溶 由线性分子变为体形分子
聚合物
聚对苯二甲酸乙二酯， 涤纶，PET
HO O (C O C OCH2CH2O ) n HO O C
单
O C
体
+ OH HOCH2CH2OH
单体单元
O C O C
聚合度
2n n
OCH2CH2O O C O C OCH2CH2O
O C
O C OCH2CH2OH
1.1 高分子基本概念
末 端 基 团 End Groups 高分子链的末端结构单元。 涤纶：
如聚丙烯，单体是：CH2=CH-CH3
H H H H H H C C C C C C H CH3 H CH3 H CH3
( CH2CH ) n CH3
1.1 高分子基本概念
单体单元
Monomer(ic) Unit
聚合物分子结构中由单个单体分子生成的最大的结构单元。
聚 合 度 Degree of Polymerization，DP 每个聚合物分子所含单体单元的数目。
高分子溶液 溶解讲解
溶液依数性
有，但偏高
无规律
有，正常
光学现象
Tyndall 效应较弱
Tyndall 效应明显
无 Tyndall 效应
溶解度
有
无
有
溶液黏度
很大
小
很小
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高分子物理
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（1）特点 ① 热力学稳定相态，分子链排列紧密，规整，
分子间作用力大，所以溶解要比非晶相困难得多
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② 溶解有两个过程： a．吸热，分子链开始运动，使晶格破坏。 b. 被破坏的晶格的聚合物与溶剂作用，象非
晶聚合物那样先发生溶胀，再溶解。
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高分子物理
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高分子物理
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（1）极性相似原则——相似相溶 （定性看）
小 极性大的溶质溶于极性大的溶剂； 分 极性小的溶质溶于极性小的溶剂； 子 溶质和溶剂的极性越相近，二者越易互溶
对于高分子：在一定程度上也适用。
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高分子物理
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例如： 天然橡胶（非极性，非晶态）—— 溶于汽油，苯，己烷，石油醚（非极性溶 剂）； PS（弱极性）—— 溶于甲苯，氯仿，苯胺等弱极性溶剂和苯 （非极性）；
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高分子物理
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例：聚酰胺——室温可溶于甲酸，浓H2SO4， 间甲酚。
PET可溶于间甲酚（强极性）。 ★ 这类溶解不仅与分子量大小有关，更重要的 是与结晶度有关，结晶度↑，溶解度↓。
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高分子物理
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3.1.2 溶剂的选择
1. 高聚物溶解过程的热力学解释
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s
2 1/ 2 0
1.71106 cm
扩张体积为：
4 Ve (1.71 10 6 cm ) 3 20.95 10 18 cm 3 3
Ve 20.951018 cm3
一根该聚乙烯链的重量为：
14 104 M 0.232 1018 g 6.023 1023
+
=
“自避”的后果是扩张体积中有部分体积不可进入， 被排除在无规行走的范围之外，故称为排除体积
无热溶剂中：排除体积 =分子链体积
链段/链段作用弱于链段/溶剂作用(良溶剂)
链段互憎，额外膨胀的体积也计入排除体积
额外排斥 作用占用 的空间 无扰链扩张体积
正排除体积
链段/链段作用略强于链段/溶剂作用(亚良溶剂) 链段轻度互亲，收缩体积消减部分排除体积
r2
f,j
nl 2
r2
0
zb 2 C nl 2
r2 2 r2
0
2C nl 2
理论
Θ 溶剂中测
良溶剂中测
稀溶液 半稀溶液 c* 浓溶液
增塑体系
0.1% 5% 10%
30%
100%溶剂
100%聚合物
（均方末端距——均方回转半径——Ve） 只受近程作用而不受远程作用的链称为无扰链 无扰链是不作任何附加假定的理想链
7.2 无扰链
无扰链不能建立数学模型，其均方末端距依赖 实际测定
在理想链条件下实测的均方末端距值称为无扰链 的尺寸，以下标0表示
溶剂
不良溶剂
无扰链 零排除体积 负排除体积
7.4 溶剂
链段/链段作用稍强于链段/溶剂作用 吸引作用刚好抵消刚球排斥作用
因吸引收 缩的空间 无扰链扩张体积
零排除体积
状态就是无扰状态，就是理想状态
此时的溶液称为Θ 溶液
溶剂称为Θ 溶剂
溶剂的溶解能力随温度变化，达到Θ 条件的 温度称为Θ 温度。
链段间两种基本作用：
（1）排斥作用：物质的不可穿性（刚球排斥作用） （2）吸引作用：分子间力（范德华力）
U(r)
r
r0 r*
刚球作用导致自避行走，必然引起线团的膨胀
无规行走 自避行走
排斥作用是绝对的，吸引作用是相对的，取决于 链段-链段作用与链段-溶剂作用的相对性
强于 如 果 链段-链段 作用 链段-溶剂 作用
c < c*
c = c*
c > c*
在cc*的浓度范围，每个扩张体积中包含一根分子链 c>c*时，每个扩张体积中包含大于一根分子链 > *时，每个扩张体积中的平均链数称为重叠度P
c = c*
c > c*
故浓度高于c*时高分子链必然缠结
c < c*
c = c*
c > c*
聚合物/溶液体系
稀溶液的范围取决于 扩张体积的影响因素
Ve
Ve
扩张体积的半径可视作均方根回转半径
聚合物在扩张体积中的体积分数为*，浓度为c* 聚合物在整个溶液中的体积分数为，浓度为c
Ve
< *即c<c*的聚合物溶液中，
线团彼此独立，称为稀溶液
溶液浓度c= c* 时，线团的扩张体积恰好充满空间
> *时，扩张体积相互重叠，称为半稀溶液 故c*称为重叠浓度，*称为重叠体积分数
第七章
聚合物溶液
7.1 溶解过程
线形聚合物
混合初期：单向扩散，溶胀 混合后期：双向扩散，溶解
先溶胀，后溶解
网状交联聚合物达到溶胀平衡后分子扩散即告停止
只溶胀，不溶解
结晶聚合物：先溶胀无定形区，在晶体熔点 附近的温度使晶体解体后溶解
先熔融，后溶解
溶解后分子链仍以线团形式分散在溶剂中
线团包容的溶液体积称为扩张体积(pervaded volume)
l——键长；θ ——键角 不同模型的均方末端距都是nl2乘以一个常数
r2
0
Cn nl 2
Cn r 2
0
nl 2
Cn不是一个常数，
随分子量的增大趋
近一个渐近值C 称C 为Flory 特征 比，常用作柔性的 度量
Cn
8 7 6 5 4 3 2
C
100
200
n
设有含10000个碳原子的聚乙烯链，C = 7.4 均方末端距为：
聚乙烯的密度几乎为1，则扩张体积中聚乙烯的体积为：
V2 0.2321018 cm3
扩张体积中聚乙烯的体积分数为：
0.232 1018 0.011 18 20.95 10
* 2
7.3 溶液中的真实链
真实链—同时受近程作用与远程作用 远程作用： 沿主链远的链节，链与链之间的作用，与环境的作用 与布朗运动、瞎子爬山有区别
r2
0
自由连接链
r2
r2
f ,r
f,j
nl 2
自由旋转链 受阻旋转链
实测(无扰链)
nl 2
1 cos C ' nl 2 1 cos
r
2 h,r
1 cos 1 cos nl C" nl2 1 cos 1 cos
2
r2
0
Cn nl 2
大
小
因吸引收 缩的空间
无扰链扩张体积
正排除体积
排除体积实为与无扰链扩张体积之差
链段/链段作用强于链段/溶剂作用（不良溶剂）
链段强烈互亲，体积收缩超过刚球作用的排除体积
小 大 因吸引收 缩的空间
无扰链扩张体积
负排除体积
链段—链段
弱于
等于
略强于
链段—溶剂
稍强于
强于
良溶剂
无热溶剂 良溶剂 正排除体积
亚良溶剂
链段互亲
弱于
链段互憎
链段互憎：自避行走时倾向于相互远离， 线团进一步膨胀
链段互亲：自避行走时倾向于相互靠近， 线团在自避的基础上有所收缩
如果链段/链段作用等于链段/溶剂作用(无热溶剂)，
链段间完全无吸引，只有刚球排斥，仅由自避行走
造成线团膨胀
+
=
无扰链线团体积 + 分子链体积 = 无热溶剂线团体积
在良溶剂中，排除体积为正，故线团末端距尺 寸大于无扰链,称为膨胀链。 良溶剂引起的膨胀可用膨胀因子描述：
r2 2 r2
0
无下标
的值描述了溶剂的性质
越大，溶剂越良； 越小，溶剂越差
=1时线团为无扰尺寸，溶剂为溶剂
与n0.1成正比
三种状态的均方末端距公式
自由连接链 无扰链 膨胀链
r2
0
C nl 2 7.4 10 4 (0.154 10 7 cm ) 2 17.55 10 12 cm 2
均方回转半径为：
s2 r2 / 6 2.92 扩张体积的半径：
s
2 1/ 2 0
1.71106 cm