第三章 聚合物溶液PPT讲稿.ppt
《第三章 聚合物溶液PPT讲稿.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第三章 聚合物溶液PPT讲稿.ppt(22页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、第三章 聚合物溶液第1页,共22页,编辑于2022年,星期二第第 三三 章章 聚聚 合合 物物 溶溶 液液聚聚合合物物溶溶液液是是指指聚聚合合物物以以分分子子状状态态分分散散在在溶溶剂剂中中所所形形成成的的均均相相混混合合体体系系,可分为可分为聚合物浓溶液聚合物浓溶液和和聚合物稀溶液聚合物稀溶液。浓和稀并不是指溶液浓度而是溶液性质。浓和稀并不是指溶液浓度而是溶液性质。聚聚合合物物稀稀溶溶液液中中,聚聚合合物物分分子子以以孤孤立立的的分分子子形形式式存存在在,相相互互作作用用小小,溶溶液液粘粘度度低低且且稳稳定定,若若无无化化学学变变化化,其其性性质质不不随随时时间间而而改改变变,是是一一个个热
2、热力力学学稳定体系;稳定体系;聚聚合合物物浓浓溶溶液液中中,聚聚合合物物分分子子链链彼彼此此接接近近甚甚至至相相互互贯贯穿穿、纠纠缠缠,相相互互作作用用强强,可可因因缠缠结结而而产产生生物物理理交交联联,溶溶液液粘粘度度较较高高、稳稳定定性性较较差差,甚甚至产生凝胶和冻胶,成为不能流动的半固体。至产生凝胶和冻胶,成为不能流动的半固体。第2页,共22页,编辑于2022年,星期二3.1.1 聚合物的溶解特性聚合物的溶解特性 由于聚合物分子量大,具有多分散性,可有线形、支化和交联等多种分由于聚合物分子量大,具有多分散性,可有线形、支化和交联等多种分子形态,聚集态又可表现为晶态、非晶态等,因此聚合物的
3、溶解现象比小子形态,聚集态又可表现为晶态、非晶态等,因此聚合物的溶解现象比小分子化合物复杂得多,具有许多与小分子化合物溶解不同的特性:分子化合物复杂得多,具有许多与小分子化合物溶解不同的特性:3.1 3.1 聚聚 合合 物物 的的 溶溶 解解(1)聚合物的溶解是一个缓慢过程)聚合物的溶解是一个缓慢过程,包括两个阶段:,包括两个阶段:(i)溶胀)溶胀:由于聚合物分子与溶剂分子大小相差悬殊,溶剂分子向聚合物:由于聚合物分子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,
4、使之体积胀大,但整个分子链还不能做扩散运动,体系表现为空隙渗入,使之体积胀大,但整个分子链还不能做扩散运动,体系表现为两相;两相;第3页,共22页,编辑于2022年,星期二 (ii)溶解)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,并随着溶剂分子的不断渗入,聚合物分子链间的空隙增大,并且渗入的溶剂分子还能使高分子链溶剂化,从而削弱了分子链间的相互作且渗入的溶剂分子还能使高分子链溶剂化,从而削弱了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。分子都进入
5、溶液后,溶解过程方告完成。3.1 3.1 聚聚 合合 物物 的的 溶溶 解解 有些聚合物仅能溶胀或依条件仅停留在溶胀阶段,根据聚合物有些聚合物仅能溶胀或依条件仅停留在溶胀阶段,根据聚合物在其他条件不变仅延长时间最终能否溶解可将聚合物在其他条件不变仅延长时间最终能否溶解可将聚合物溶胀溶胀可分为可分为无无限溶胀限溶胀和和有限溶胀有限溶胀。无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;液;第4页,共22页,编辑于2022年,星期二3.1 3.1 聚聚 合合 物物 的的 溶溶 解解有限溶胀有限溶胀是指聚合物吸收一定量溶剂后,若其它条
6、件不变,不管与溶剂接是指聚合物吸收一定量溶剂后,若其它条件不变,不管与溶剂接触时间多长,溶剂渗入量不再增加,聚合物体积也不再增大,高分子链段触时间多长,溶剂渗入量不再增加,聚合物体积也不再增大,高分子链段不能挣脱彼此的束缚,不能很好地向溶剂扩散,体系始终保持两相状态。不能挣脱彼此的束缚,不能很好地向溶剂扩散,体系始终保持两相状态。有些有限溶胀的聚合物在升温条件下,由于分子链运动加剧,可促进有些有限溶胀的聚合物在升温条件下,由于分子链运动加剧,可促进彼此分离而发生溶解。升温可促进溶解,增加溶解度。彼此分离而发生溶解。升温可促进溶解,增加溶解度。对于一些交联聚合物,由于交联的束缚(链与链之间形成化
7、对于一些交联聚合物,由于交联的束缚(链与链之间形成化学键),即使升高温度也不能使分子链挣脱化学键的束缚,因此学键),即使升高温度也不能使分子链挣脱化学键的束缚,因此不能溶解。但交联点之间的链段可发生弯曲和伸展,因此可发生不能溶解。但交联点之间的链段可发生弯曲和伸展,因此可发生溶胀。溶胀。第5页,共22页,编辑于2022年,星期二(2)聚合物的溶解度与分子量有关)聚合物的溶解度与分子量有关 对于同种聚合物,分子量越大,溶解度越小,溶解越慢;反对于同种聚合物,分子量越大,溶解度越小,溶解越慢;反之,溶解度越大,溶解越快。之,溶解度越大,溶解越快。3.1 3.1 聚聚 合合 物物 的的 溶溶 解解(
8、3)聚合物的溶解与聚合物的聚集态结构有关)聚合物的溶解与聚合物的聚集态结构有关 非晶态聚合物中,分子链堆砌比较松散,相互作用较弱,溶非晶态聚合物中,分子链堆砌比较松散,相互作用较弱,溶剂小分子易渗入聚合物内的空隙中,使之溶胀和溶解。剂小分子易渗入聚合物内的空隙中,使之溶胀和溶解。晶态聚合物中,分子排列规整,堆砌紧密,分子链相互作用强,溶晶态聚合物中,分子排列规整,堆砌紧密,分子链相互作用强,溶剂小分子难渗入,溶解比较困难。只有当其晶格被破坏后才能溶解。剂小分子难渗入,溶解比较困难。只有当其晶格被破坏后才能溶解。聚合物溶解缓慢且溶解速度与分子量有关聚合物溶解缓慢且溶解速度与分子量有关药物缓释药物
9、缓释第6页,共22页,编辑于2022年,星期二 非极性晶态聚合物,由于其与溶剂的相互作用较弱,在室温下非极性晶态聚合物,由于其与溶剂的相互作用较弱,在室温下没有足够的能量破坏其晶格,通常只能微弱溶胀;只有升温到其没有足够的能量破坏其晶格,通常只能微弱溶胀;只有升温到其熔点附近,使其晶态结构熔化为非晶态,才能溶解。如线形聚乙熔点附近,使其晶态结构熔化为非晶态,才能溶解。如线形聚乙烯。烯。3.1 3.1 聚聚 合合 物物 的的 溶溶 解解 极性晶态聚合物,由于其中的非晶部分可与渗入的极性溶剂之间形成极性晶态聚合物,由于其中的非晶部分可与渗入的极性溶剂之间形成氢键等强的相互作用,而氢键的生成热可破坏
10、晶格,使溶解得以进行。氢键等强的相互作用,而氢键的生成热可破坏晶格,使溶解得以进行。因此极性晶态聚合物常可在室温下溶于适宜的极性溶剂中。因此极性晶态聚合物常可在室温下溶于适宜的极性溶剂中。非极性晶态聚合物与极性晶态聚合物又具有不同的溶解特性:非极性晶态聚合物与极性晶态聚合物又具有不同的溶解特性:对于同种聚合物,结晶可降低聚合物的溶解度,结晶度越高,溶解对于同种聚合物,结晶可降低聚合物的溶解度,结晶度越高,溶解越困难,溶解度越小。越困难,溶解度越小。第7页,共22页,编辑于2022年,星期二(1)极性相似原则)极性相似原则 “相似者相容相似者相容”,极性,极性-极性;非极性极性;非极性-非极性非
11、极性3.1 3.1 聚聚 合合 物物 的的 溶溶 解解3.1.2 聚合物溶剂的选择聚合物溶剂的选择(2)溶度参数相近原则:)溶度参数相近原则:溶度参数是反映分子间相互作用力大小的一个参数。定义为单溶度参数是反映分子间相互作用力大小的一个参数。定义为单位体积汽化能的平方根。用位体积汽化能的平方根。用d d来表示。常见溶剂的溶度参数可查手来表示。常见溶剂的溶度参数可查手册。册。若难以找到合适的单一溶剂,可选择混合溶剂。混合溶剂的溶度若难以找到合适的单一溶剂,可选择混合溶剂。混合溶剂的溶度参数计算如下式:参数计算如下式:m=11 22 (为体积分数)为体积分数)第8页,共22页,编辑于2022年,星
12、期二(3)溶剂化原则)溶剂化原则 溶剂分子可与高分子链发生较强的相互作用,从而减弱高分溶剂分子可与高分子链发生较强的相互作用,从而减弱高分子链间的相互作用,使链分离而发生溶胀,直到溶解。子链间的相互作用,使链分离而发生溶胀,直到溶解。3.1 3.1 聚聚 合合 物物 的的 溶溶 解解 溶剂化作用要求聚合物和溶剂中,一方是电子受体(亲电性),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),通过两者的相互作用产生溶剂化。另一方是电子给体(亲核性),通过两者的相互作用产生溶剂化。常见的亲电性基团及其强弱:常见的亲电性基团及其强弱:-SO3H -COOH -C6H4
13、OH =CHCN =CHNO2 -CHCl2 =CHCl 常见的亲核性基团及其强弱:常见的亲核性基团及其强弱:-CH2NH2 -C6H4NH2 -CON(CH3)2 -CONH-CH2COCH2-CH2OCOCH2-CH2-O-CH2-第9页,共22页,编辑于2022年,星期二3.2 3.2 聚聚 合合 物物 浓浓 溶溶 液液聚合物浓溶液聚合物浓溶液在聚合物的加工和使用中经常遇到,例如增塑聚合在聚合物的加工和使用中经常遇到,例如增塑聚合物、纺丝液、粘合剂、涂料、冻胶、凝胶、聚合物共混物等均属物、纺丝液、粘合剂、涂料、冻胶、凝胶、聚合物共混物等均属聚合物浓溶液的范畴聚合物浓溶液的范畴 所谓所谓聚
14、合物共混物聚合物共混物(polymer blend)是通过物理或化学方法将两种或是通过物理或化学方法将两种或两种以上的聚合物混合而成的两种以上的聚合物混合而成的宏观上均匀、连续的宏观上均匀、连续的固体聚合物材料,固体聚合物材料,也称也称聚合物合金聚合物合金。通过共混可以获得原单一组分没有的一些新的综合性能,并通过共混可以获得原单一组分没有的一些新的综合性能,并且可通过混合组分的调配(调节各组分的相对含量)来获得所需且可通过混合组分的调配(调节各组分的相对含量)来获得所需性能的材料。性能的材料。第10页,共22页,编辑于2022年,星期二通过共混可带来多方面的好处:(通过共混可带来多方面的好处:
15、(1)改善高分子材料的机械性能;)改善高分子材料的机械性能;(2)提高耐老化性能;()提高耐老化性能;(3)改善材料的加工性能;()改善材料的加工性能;(4)有利于废弃)有利于废弃聚合物的再利用。聚合物的再利用。绝大多数聚合物共混体系中,不同聚合物组分间并不能达到热力绝大多数聚合物共混体系中,不同聚合物组分间并不能达到热力学上的完全混溶,往往是各自聚集形成两相或多相的微相分离结学上的完全混溶,往往是各自聚集形成两相或多相的微相分离结构。但若两种聚合物共混时相容性太差,混合程度(相互的分散构。但若两种聚合物共混时相容性太差,混合程度(相互的分散程度)很低时,易出现宏观的相分离,达不到共混的目的,
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第三章 聚合物溶液PPT讲稿 第三 聚合物 溶液 PPT 讲稿
限制150内