第3章高分子溶液性能详解

高分子溶液 3、橡皮(硫化的天然橡胶)能否溶解和熔化，为什 么？ 解：橡皮是经过硫化的天然橡胶，是交联的高聚物， 在与溶剂接触时会发生溶胀，但因有交联的化学键 束缚，不能再进一步使交联的分子拆散，只能停留 在最高的溶胀阶段，不会发生溶解。同样也不能熔 化。
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3.1.3聚合物溶剂的选择
（1）极性相似原则：相似者相容 就是说极性的聚合物溶于极性的溶剂中，非极性的聚合物 溶于非极性的溶剂中。总之两者的极性大小越相近，其溶 解性越好。如：
（i）溶胀：由于聚合物链与溶剂分子大小相差悬殊， 溶剂分子向聚合物渗透快，而聚合物分子向溶剂扩散慢， 结果溶剂分子向聚合物分子链间的空隙渗入，链间距增 大，体积胀大，但整个分子链还不能做扩散运动。
（ii）溶解：随着溶剂分子的不断渗入，聚合物分子 链间的空隙增大，加之渗入的溶剂分子还能使高分子链溶 剂化，从而削弱了高分子链间的相互作用，使链段得以运 动，直至脱离其他链段的作用，转入溶解。当所有的高分 子都进入溶液后，溶解过程方告完成。
-SO3H＞-COOH ＞ -C6H4OH ＞ =CHCN ＞ =CHNO2 ＞ -CHCl2 ＞ =CHCl
常见的亲核性基团：
-CH2NH2 ＞ -C6H4NH2 ＞ -CON(CH3)2 ＞ -CONH- ＞ -CH2COCH2- ＞ -CH2OCOCH2＞ -CH2-O-CH2-
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也就是说含大量亲电基团的聚合物，可溶于含亲核基团的溶剂 中，如纤维素含有亲电基团，选择的溶剂就是带亲核基团的丙 酮，丁酮等等。
c.晶态非极性聚合物
d .晶态极性聚合物
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2、试述聚合物的溶解特点?
答：聚合物的溶解过程一般比较缓慢，需经历溶 胀和溶解两个阶段，先是溶剂分子渗入高 聚 物内部，使高聚物体积膨胀，称为“溶胀”。 然后才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。 交联聚合物只能溶胀，不能溶解。 分子量大的聚合物溶解度小，分子量小的 溶解度大。 非晶态聚合物容易溶解，晶态聚合物的溶解 则要困难得多。
含大量亲核基团的聚合物，可溶于含亲电基团的溶剂中，如尼 龙含有亲核基团，选择的溶剂就是带亲电基团的甲酸，浓硫酸 等等。
而且遵循强对强，弱对弱的原则。
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（3）溶度参数和内聚能密度相近原则：
溶解过程是溶质和溶剂分子的混合过程，在恒温恒压下， 过程能自发进行的必要条件是混合自由能ΔGm＜0，即：
思考题： 1、名词解释：高分子溶液 高分子溶液是聚合物以分子状态分散在溶剂中所形成的均 相混合物。
2、是非题 高分子溶液的性质随浓度的不同而不同。（
）
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研究
高分子溶液是研究单个高分子链结构的最佳方法
应用
粘合剂
涂料
溶液纺丝
增塑
共混
溶液的混合过程
高分子溶液 高分子溶液特点：
1.高聚物溶解过程比小分子溶解缓慢； 2.在同一浓度下，高分子溶液的粘度比小分子溶液大得多；
3.高分子溶液是处于Biblioteka Baidu力学平衡状态的真溶液；
4.高分子溶液的行为与理想溶液有很大的偏差；
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高分子溶液的特征是什么 把它与胶体溶液或低分子真溶液作比较,如何证明 它是一种真溶液. 解:从下表的比较项目中,可看出它们的不同以及高分子溶液的特征: 比较项目 高分子溶液 胶体溶液 真溶液 分散质点的尺寸 大分子10-10—10-8m 胶团10-10—10-8m 低分子<10-10m 扩散与渗透性质 扩散慢,不能透过半透膜 扩散慢,不能透过半透膜 扩散 快,可以透过半透膜 热力学性质平衡, 稳定体系,服从相律 不平衡,不稳定体系 平衡,稳定 体系,服从相律 溶液依数性 有,但偏高 无规律 有,正常 溶解度 有 无 有 溶液粘度 很大 小 很小 主要从热力学性质上,可以判断高分子溶液为真溶液.
Gm H m TSm 0
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天然橡胶（非极性）：溶于汽油，苯，己烷，甲苯（非极性溶剂） PS（弱极性）：溶于甲苯，苯（非极性）和氯仿，苯胺（弱极性） PMMA（极性）：溶于丙酮（极性） PVA(极性)：溶于水（极性） PAN（强极性）：溶于DMF(二甲基甲酰胺 )，乙腈 （强极性）
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（2）溶剂化原则：即溶剂分子通过与高分子链的相互作用 可把链分离而发生溶胀，直到溶解。 溶剂化作用要求聚合物和溶剂中，一方是电子受体（亲 电性），另一方是电子给体（亲核性），两者相互作用产生 溶剂化。 常见的亲电性基团：
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聚合物的溶解
溶解过程 溶解 溶质分子通过分子扩散与溶剂分子均匀混合成为分子分散 的均相体系。 ①分子量大且具多分散性
由于高分子结构 的复杂性
②分子的形状有线型、支化、交联 非晶态
③高聚物聚集态
晶态 因此高分子溶解比小分子要复杂得多。
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1.低分子溶解过程：溶质快速扩散到溶剂中形成均匀溶液 2.线性聚合物：
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研究高分子溶液性质的意义及特点 高分子溶液:聚合物以分子状态分散在溶剂中所形成的均相 混合物 根据浓度分为： C<1%-----极稀溶液 1%<C<5%----稀溶液 C>5%----浓溶液 高，稳定性不好 低，稳定性好
稀溶液和浓溶液的本质区别在于稀溶液中单个大分子链 线团是孤立存在的，相互之间没有交叠；而在浓厚体系中， 大分子链之间发生聚集和缠结。
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3.结晶聚合物： 非极性的结晶聚合物室温下只能轻度溶胀，温度接近熔 点时才能溶解。 极性的结晶聚合物在室温下用强的极性溶剂可以溶解。 举例：无定形的PP溶于丙酮，但是结晶的只能在>140℃ 时溶解
思考题：
1、通常地，在常温下，下列聚合物溶解最困难的是（ ） a.非晶态非极性聚合物 b.非晶态极性聚合物
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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