2023年高分子物理第三章习题及解答

千里之行，始于足下让知识带有温度。第第2页/共2页精品文档推荐高分子物理第三章习题及解答第三章

3.1高分子的溶解

3.1.1溶解与溶胀

例3-1简述聚合物的溶解过程，并解释为什么大多聚合物的溶解速度很慢？

解：由于聚合物分子与溶剂分子的大小相差悬殊，两者的分子运动速度差别很大，溶剂分子能比较快地渗透进入高聚物，而高分子向溶剂地蔓延却十分慢。这样，高聚物地溶解过程要经过两个阶段，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”，然后才是高分子匀称簇拥在溶剂中，形成彻低溶解地分子簇拥的均相体系。囫囵过程往往需要较长的时光。

高聚物的聚拢态又有非晶态和晶态之分。非晶态高聚物的分子堆砌比较松散，分子间的互相作用较弱，因而溶剂分子比较简单渗入高聚物内部使之溶胀和溶解。晶态高聚物因为分子罗列规整，堆砌紧密，分子间互相作用力很强，以致溶剂分子渗入高聚物内部十分困难，因此晶态高聚物的溶解要困难得多。非极性的晶态高聚物（如PE）在室温很难溶解，往往要升温至其熔点附近，待晶态改变为非晶态后才可溶；而极性的晶态高聚物在室温就能溶解在极性溶剂中。

例3-2.用热力学原理解释溶解和溶胀。

解：（1）溶解：若高聚物自发地溶于溶剂中，则必需符合：

上式表明溶解的可能性取决于两个因素：焓的因素（）和熵的因素（）。焓的因素取决于溶剂对高聚物溶剂化作用，熵的因素打算于高聚物与溶剂体系的无序度。对于极性高聚物前者说影响较大，对于非极性高聚物后者影响较大。但普通来说，高聚物的溶解过程都是增强的，即>0。明显，要使0.9时，溶度参数规章仍可用。

（2）溶胀：溶胀对线型和交联高聚物与溶剂的混合过程都存在，只是线型高聚物溶胀到一定程度而溶解，叫无限溶胀，交联高聚物因大分子链间因为化学键的存在不能溶解，只能溶胀到一定程度而达到平衡，称之为有限溶胀。要使得交联高聚物的溶胀过程自发举行，必需CH－86.0－COO－

326.6

（2）溶剂化原则

（3）溶度参数相近原则：

δp=16.3δ1=16.7

δp=16.3δ1=19.4δ1=18.2

δp=17.5δ1=18.2

δp=21.8

C2H2Cl4}

例3-13有两种苯溶液，一种是苯乙烯一苯，另一种是聚苯乙烯一苯，若两种溶液含有相同百分数的溶质，试预计哪一种溶液具有较高的(1)蒸气压，(2)凝固点，(3)渗透压，(4)黏度?

解：苯乙烯－苯溶液有较高的蒸气压和凝固点；聚苯乙烯－苯溶液有较高的渗透压和黏度。

例3-14试指出下列结构的聚合物，其溶解过程各有何特征：

(1)非晶态聚合物，(2)非极性晶态聚合物，(3)极性晶态聚合物，(4)低交联度的聚合物．

解：（1）非极性非晶态聚合物易溶于溶度参数相近的溶剂；极性非晶态聚合物要考虑溶剂化原则，即易溶于亲核（或亲电）性相反的溶剂。（2）非极性晶态聚合物难溶，挑选溶度参数相近的溶剂，且升温至熔点附近才可溶解。

（3）极性晶态聚合物，易溶，考虑溶剂化原则。

（4）低交联度聚合物只能溶胀而不能溶解。

例3-15按照溶剂挑选的几个原则，试推断下列聚合物一溶剂体系在常温下哪些可以溶解?哪些简单溶解?哪些难溶或不溶?并简述理由(括号内的数字为其溶度参数)。

(1)有机玻璃(18.8)一苯(18.8)

(2)涤纶树脂(21.8)一二氧六环(20.8)

(3)聚氯乙烯(19.4)一氯仿(19.2)

(4)聚四氟乙烯(12.6)一正癸烷(13.1)

(5)聚碳酸酯(19.4)一环己酮(20.2)

(6)聚乙酸乙烯酯(19.2)一丙酮(20.2)

解：（1）不溶。由于有机玻璃是极性的，而苯是非极性溶剂。

（2）不溶。由于亲核聚合物对亲核溶剂。

（3）不溶。由于亲电聚合物对亲电溶剂。

（4）不溶。由于非极性结晶聚合物很难溶，除非加热到临近聚四氟乙烯的熔点327℃，而此时溶剂早已气化了。

（5）易溶。由于虽然为亲核聚合物和亲核溶剂，但它们都在亲核能力挨次的尾部，即亲核作用不强，可以互溶。

（6）易溶。缘由同（5）。

例3-16解释产生下列现象的缘由：

(1)聚四氟乙烯至今找不到合适的溶剂．

(2)硝化纤维素难溶于乙醇或乙醚，却溶于乙醇和乙醚的混合溶剂中．

(3)纤维素不能溶于水，却能溶于铜铵溶液中．

解：（1）缘由有二，一是其，很难找到δ这么小的溶剂；二是其熔点高达327℃，熔点以上体系具有高黏度，对于非晶结晶性高分子要求升温到临近熔点，没有适当溶剂即能δ相近又能有高沸点。从热力学上分析，PTFE的溶解必需包括结晶部分的熔融和高分子与溶剂混和的两个过程，两者都是吸热过程，ΔHm比较大，即使δ与高聚物相近的液体也很难满足ΔHm时，。说明高分子溶液比抱负溶液更倾向于溶解，也就是说高分子链在T>θ的溶液中因为溶剂化作用而扩张。

当T=时，。即高分子溶液符合抱负溶液的逻辑，高分子链此时是溶解的，但链不溶胀也不紧缩。

T10，所以可以略去高次项，采纳上式。

若不忽视高次项

易发生的错误分析：“”

错误在于V1是溶剂的摩尔体积而不是溶剂的体积。

例3-35用NaOH中和聚丙烯酸水溶液时，黏度发生什么变化