高分子导论高分子溶液

1、高分子导论高分子溶液第1页，共42页，2022年，5月20日，19点36分，星期四高分子稀溶液：土壤改良剂、高分子减阻剂、钻井泥浆处理剂；较浓溶液：合成纤维生产中的纺丝液；更浓的溶液：油漆、涂料、胶粘剂以及胶浆；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？1) 高分子溶液在生产实践和科学研究中应用非常广泛第2页，共42页，2022年，5月20日，19点36分，星期四8.9.1 为什么要研究高分子溶液？2）高分子溶液能反映高分子链的形态结构。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第3页，

2、共42页，2022年，5月20日，19点36分，星期四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 homopoly

3、mer 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第4页，共42页，2022年，5月20日，19点36分，星期四3）通过溶解和沉析可对高聚物分级、精制；加工应用的方便形式。8.9.1 为什么要研究高分子溶液？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

4、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。第5页，共42页，2022年，5月20日，19点36分，星期四8.9.2 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(1)相互作用力：聚合物分子之间的相互作用CH- 86 . 0五个 =CH- 117*5一个 =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。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。第28页，共42页，2022年，5月20日，19点36分，星期四原理：若聚合物分子间存在有特殊相互

5、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：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第29页，共42页，2022年，5月20日，19点36分，星期四1）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

6、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：从力学的观点来看，界面可分两类第30页，共42页，2022年，5月20日，19点36分，星期四粒径、结构性、表面活性是补强的三个要素 结合胶模型示意图第31页，共42页，2022年，5月20日，19点36分，星期四软硬界面示意图第32页，共42页，2022年，5月20日，19点36分，星期四2）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

7、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：第33页，共42页，2022年，5月20日，19点36分，星期四聚合物合金的界面示意图第34页，共42页，2022年，5月20日，19点36分，星期四1）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：第35页，共42页

8、，2022年，5月20日，19点36分，星期四相形态结构相界面作用 宏观性能相容性第36页，共42页，2022年，5月20日，19点36分，星期四方法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第37页，共42页，2022年，5月20日，19点36分，星期四增容作用的物理本质是相同的：(1)降低界面张力，促进分散度提高；(2)提高相形态的稳定性；(3)改善组分间的界面黏结，提高共混物的力学性能第38页，共42页，2022年，5月20日，19点36分，星期四 原位复合材料(in situ composite)制备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热致液晶聚合物(TLCP) /热塑性聚合物( TP) 共混物聚甲醛(POM)/TP尼龙(PA)/TP第39页，共42页，2022年，5月20日，19点36分，星期四 * PP/