高分子导论高分子溶液精选文档.ppt
高分子导论高分子溶液本讲稿第一页，共四十二页v高分子稀溶液：土壤改良剂、高分子减阻剂、钻井泥浆处理剂；v较浓溶液：合成纤维生产中的纺丝液；v更浓的溶液：油漆、涂料、胶粘剂以及胶浆；v固态溶液：增塑的塑料和共混聚合物。8.9.1 为什么要研究高分子溶液？为什么要研究高分子溶液？1)高分子溶液在生产实践和科学研高分子溶液在生产实践和科学研究中应用非常广泛究中应用非常广泛本讲稿第二页，共四十二页8.9.1 为什么要研究高分子溶液？为什么要研究高分子溶液？2）高分子溶液能反映反映高分子链的形态形态结构。结构。如 稀溶液（浓度 1%）的性质可研究高分子链的构象、分子量构象、分子量等。对指导高分子材料的生产，发展高分子的基本理论都有很重要的意义本讲稿第三页，共四十二页temperaturesizePhysical Review Letters 83,4105(1999)The transition on surfacePhysical Review Letters 86,822(2001)JACS,123,1376 The transition in mixed solventsPhysical Review Letters79,4092(1998)Physical Review Letters77,3053(1996)The folding of a single homopolymer chainMacromolecules,28,5225(1995);28,5388(1995);28,8381(1995);29,4998(1996);30,0204(1997);30,7921(1997);31,2972(1998).No additional knottingThe molten globular state本讲稿第四页，共四十二页3）通过溶解和沉析可对高聚物分级、精分级、精制；制；加工应用的方便形式。8.9.1 为什么要研究高分子溶液？为什么要研究高分子溶液？研究总结：研究总结：在聚合物性能的研究中，有关溶液性质的研究占了很大的比重。迄今，对稀溶液的研究已较深入，取得了不少定量成半定量的结果。而对浓溶液的认识还较肤浅，尚有待于进一步努力。本讲稿第五页，共四十二页8.9.2 高聚物的溶解与溶剂选择高聚物的溶解与溶剂选择8.9.2.1 高聚物溶解过程的特点高聚物溶解过程的特点v(1)相互作用力：聚合物分子之间的相互作用CH-86.0v五个=CH-117*5v一个=C0，不能自发混溶，即使通过机械捏混，所得也是非均相体系，处于热力学不稳定状。v但因聚合物本体粘度很大，分子链和链段的热运动被冻结，使这种热力学不稳定的状态得以维持。本讲稿第二十八页，共四十二页原理：原理：若聚合物分子间存在有特殊相互作用，包括分子间形成氢键、离子离子、偶极偶极、电荷转移络合、酸碱作用等等，混合时使产生负的混合焓（Hm 0)，即放热，成为这类共混体系形成均相体系的热力学驱动力。因此极性聚合物之间能形成相容共混体系。举例：举例：聚甲基丙烯酸甲酯聚偏氟乙烯(PMMA)/PVDF；苯乙烯聚苯醚(PSPPO)；聚甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯丙烯腈共聚物。在这些共混体系，组分之间均有特殊相互作用，混合时使产生负的混合焓。热力学上相容的共混物热力学上相容的共混物本讲稿第二十九页，共四十二页1）是高分子硬填充剂体系中的界面。这类材料中分散相(如玻璃纤维、碳纤维、无机填料等)与聚合物物基体相比，基本上不可压缩。由于高聚物与填充剂表面的吸附作用在填充剂表面形成了一层界面层。其性能与高聚物本体不同。界面层的厚度取决于高聚物的内聚能、填充剂的表面自由能以及高分子链的柔性。共混体系的相界面：共混体系的相界面：从力学的观点来看，界面可分两类从力学的观点来看，界面可分两类本讲稿第三十页，共四十二页v粒径、结构性、表面活性是补强的三个要素 结合胶模型示意图结合胶模型示意图本讲稿第三十一页，共四十二页软硬界面示意图软硬界面示意图本讲稿第三十二页，共四十二页2）高分子分子混合体系中的界面。这类材料中分散相和基体具有相似的变形能力。两相的表面层结构与性能都起了变化，形成了对两相都互影响的过渡层界面层。界而的结构取决于两相的相互作用。共混体系的相界面：共混体系的相界面：本讲稿第三十三页，共四十二页聚合物合金的界面示意图聚合物合金的界面示意图本讲稿第三十四页，共四十二页1）界面是材料的薄弱环节，率先被破坏，要提高材料的强度，必须提高界面强度。2）聚合物力学性能来源于链间相互缠结，只有界面区域不同分子间发生链缠结，界面才有一定的力学强度。对于不相容的聚合物界面，几乎没有分子间链缠结。因此不相容聚合物共混物的界面区域内的分子链段不能彼此向对方渗透，使得界面层非常薄。3）必须提高聚合物之间的相容性，才能提高界面强度。聚合物相容性和界面的关系：聚合物相容性和界面的关系：本讲稿第三十五页，共四十二页相形态结构相界面作用 宏观性能宏观性能相容性本讲稿第三十六页，共四十二页方法方法1：是将两种组分分别进行化学改性引入极性基团，通过基团间特殊相互作用，产生放热，实现相容。方法方法2：是在共混物中加入少量第三组分，通过它在两相界面区域的聚集，降低两组分间界面张力，提高组分间界面相容性这种第三组分通常被称作增容剂。只有通过增容剂在界面间聚集，向相应聚合物本体扩散，才能提高界面的力学强度。改善聚合物共混物相容性的方法改善聚合物共混物相容性的方法本讲稿第三十七页，共四十二页增容作用的物理本质是相同的：增容作用的物理本质是相同的：(1)降低界面降低界面张力，促进分散度提高；张力，促进分散度提高；(2)提高相形态的稳定提高相形态的稳定性；性；(3)改善组分间的界面黏结，提高共混物改善组分间的界面黏结，提高共混物的力学性能的力学性能本讲稿第三十八页，共四十二页 原位复合材料原位复合材料(in situ composite)制备制备v通过对聚合物共混熔体进行挤塑、注塑等加工手段促使形成分散相的组分在基体中就地形成比宏观纤维直径细得多的微纤维v热致液晶聚合物(TLCP)/热塑性聚合物(TP)共混物v聚甲醛(POM)/TPv尼龙(PA)/TP本讲稿第三十九页，共四十二页 *PP/NBR的反应增容的反应增容本讲稿第四十页，共四十二页*接枝橡胶量对动态硫化接枝橡胶量对动态硫化PP/NBR性能影响性能影响本讲稿第四十一页，共四十二页*接枝橡胶量对断裂能的影响接枝橡胶量对断裂能的影响本讲稿第四十二页，共四十二页
