高分子物理(北京化工大学)3-1ppt课件

第三章高分子溶液,CollegeofMaterialsScience&EngineeringBeijingUniversityofChemicalTechnology,本章学时：6,1,高分子物理第三章高分子溶液,CollegeofMaterialsScience&EngineeringBeijingUniversityofChemicalTechnology,武德珍,2,3W,Whatispolymersolution?,Whytostudypolymersolution?,HOWtostudypolymersolution?,3,Whatispolymersolution?,高分子+高分子,高分子+溶剂,传统上,广义上,4,Whytostudypolymersolution?,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,5,HOWtostudypolymersolution?,聚合物的溶解过程溶剂的选择溶解状态：互溶或分离溶解热力学,6,Gibbs混合自由能,JosiahWillardGibbs(1839-1903),Gibbs方程G=H-TS,18731878,分为三种情况,自发进行？,不溶解，相分离,状态,7,重点和要求：,本章教学目的：通过本章的学习，全面了解由于高分子的长链大分子的结构特点带来的在溶解过程和溶液热力学参数上的与小分子的不同，正确判断何时能溶、何时为状态、何时发生相分离；对多组分聚合物组成的溶液体系而言，由相分离机理不同所带来的织态结构和性能差异。,了解不同聚合物的溶解过程差异；从FloryHuggins晶格模型理论出发，所推导出的高分子溶液混合过程的混合热、混合熵、混合自由能和化学位与小分子理想溶液的差别及产生差别的原因；何为溶液；相分离及其机理。,8,第八讲高聚物的溶解和FloryHuggins初步介绍,本讲内容：第一节高聚物的溶解高聚物溶解过程的特点高聚物溶解过程的热力学解释溶剂的选择第二节高分子溶液的热力学性质小分子理想溶液的热力学,9,3.1Thesolutionofpolymers聚合物的溶解,Theprocessofsolution溶解过程,（1）非晶态聚合物的溶胀和溶解,（2）交联聚合物的溶胀平衡,（3）结晶聚合物的溶解,(i)溶剂分子渗入聚合物内部，即溶剂分子和高分子的某些链段混合，使高分子体积膨胀-溶胀。,(ii)高分子被分散在溶剂中，整个高分子和溶剂混合-溶解。,交联聚合物在溶剂中可以发生溶胀，但是由于交联键的存在，溶胀到一定程度后，就不再继续胀大，此时达到溶胀平衡，不能再进行溶解。,(i)结晶聚合物的先熔融，其过程需要吸热。,(ii)熔融聚合物的溶解。,(i)非极性聚合物,(ii)极性聚合物,10,Keypointsforpolymerdissolving,Linearpolymers,线形聚合物，先溶涨，后溶解,Cross-linkedpolymers,交联聚合物，只溶涨，不溶解,Crystallinepolymers,结晶聚合物，先熔融，后溶解,11,3.1.2溶剂选择,“相似相溶”原则“溶度参数相近”原则“高分子-溶剂相互作用参数1小于1/2“原则,（1）“相似相溶”原则,极,极,非极,非极,12,(2)“溶度参数或内聚能密度相近”原则,热力学分析,Gibbsfreeenergy自由能,Enthalpy焓,Entropy熵,溶解自发进行的必要条件,溶解过程中,溶度参数=1/2=,CEDCohesiveenergydensity内聚能密度,13,因此，是否能溶取决于HM,(a)极性高聚物溶于极性溶剂中，如果有强烈相互作用，一般会放热，HM0,从而溶解过程能自发进行取决于HM和TSM的相对大小。HMSi高分子是由许多重复单元组成的具有柔性的分子，具有许多独立运动的单元，所以一个高分子在溶液中可其到若干个小分子的作用，又不停的改变构象，因此在溶液中的排列方式比同数量