溶剂选择的三条通用规律可以遵循。
1、极性相似原则。
即极性相近的物质可以互溶。
如汽车漆中极性比较高的氨基漆一般选择极性比较高的丁醇等做溶剂。
2、溶剂化原则。
溶剂化是指溶剂分子对溶质分子产生的相互作用,当作用力大
于溶质分子的内聚力时,便使溶质分子彼此分开而溶于溶剂中。
如极性分子和聚合物的极性基团相互吸引而产生溶剂化作用,使聚合物溶解。
3、溶解度参数原则。
即如果溶剂的溶解度参数和聚合物的溶解度参数相近或相
等时,就能使这一聚合物溶解,应用此原则较易掌握,还可用于电子计算机进行选择。
溶剂化原则:
极性高分子溶解在极性溶剂中的过程,是极性溶剂分子(含亲电基团或亲核基团)和高分子的(亲核或亲电)极性基团相互吸引产生溶剂化作用,使高分子溶解。
溶剂化作用是放热的。
因而对于有这些基团的聚合物,要选择相反基团的溶剂。
比如尼龙6是亲核的,要选择甲酸、间甲酚等带亲电基团的溶剂;相反聚氯乙烯是亲电的,要选择环己酮等带亲核基团的溶剂。
高分子和溶剂中常见的亲核或亲电基团,按其从强到弱顺序排列如下:
亲电基团:-SO3H,-COOH,-C6H4OH, =CHCN, =CHNO2,-CHCl2, =CHCl
亲核基团:-CH2NH2,-C6H4NH2,-CON(CH3)2,-CONH-,≡PO4,-CH2COCH2-,
-CH2OCOCH2-,-CH2OCH2-
非极性高分子与溶剂的越接近,越易溶解。
一般认为<1.7~2可以溶解。
主要可以用以下三种间接的方法求得:
(1)黏度法,使高分子溶液有最大特性黏数的溶剂的对应于高分子的。
(2)溶胀度法,将高分子适度交联后,达到平衡溶胀时有最大溶胀度的为高分子
的
(3)浊度滴定法,将聚合物溶于某一溶剂中,然后用沉淀剂来滴定,直至溶液开始出
现混浊为终点。
此时的混合溶剂的即为该聚合物的。
分别用两种沉淀剂滴定,定出聚合物的的上、下限。
(4)基团加和法估算,以下是Small等提出的摩尔基团加和法的计算式:
=
式中:是基团对的贡献,为链节中该基团的数目,为聚合物摩尔体积,
为链节摩尔质量。
也利用的加和性,可以计算混合溶剂或混合聚合物的。
混=
式中:为体积分数。
对于不同高聚物,选择溶剂的规律不同,虽然有“相似相溶”的经验规律,但过于笼
统。
更实用的是溶剂化原则或相近原则。
前者适用于极性高分子,后者适用于非极性高分子(要注意对结晶的非极性高分子要加热到接近熔点才能溶)。
相近原则还可以进一步更准确化,即利用三维溶度参数的概念。
由三个分量组成,
即色散力分量、极性力分量和氢键力分量:
在以这三个分量组成的直角坐标系中,落入以聚合物的三维溶度参数为球心,以3为半径的所谓“溶度参数球”中的溶剂可以溶解该聚合物。
任何一种高分子材料都是靠分子间作用能使其大分子聚集在一起的,这种作用能称为内聚能,单位体积的内聚能为内聚能密度(CED),内聚能密度的平方根定义为溶解度参数。
溶解度参数可作为选择溶剂的参考指标,对于非极性高分子材料或极性不很强的高分子材料,当其溶解度参数与某一溶剂的溶解度参数相等或相差不超过±1.5时,该聚合物便可溶于此溶剂中,否则不溶。
高聚物和溶剂的溶解度参数可以测定或计算出来,单位为(卡/cm3)0.5。
常用溶剂的溶解度参数值
溶剂δ(cal1/2 *cm-3/2)溶剂δ(cal1/2 *cm-3/2)季戊烷 6.3异丁烯 6.7
环己烷7.2正己烷7.3
正庚烷7.4二乙醚7.4
正辛烷7.6甲基环己烷7.8
异丁酸乙酯7.9二异丙基甲酮8.0
戊基醋酸甲酯8.0松节油8.1环己烷8.22,2-二氯丙烷8.2
醋酸异丁酯8.3丙酮9.8
1,2-二氯乙烷9.8环己酮9.9
乙二醇单乙醚9.9二氧六环9.9二硫化碳10.0正辛醇10.3
醋酸戊酯8.3丁腈10.5
醋酸异戊酯8.3甲基异丁基甲酮8.4
正己醇10.7醋酸丁酯8. 2
二戊烯8.5异丁醇10.8
吡啶10.9二甲基乙酰胺11.1
甲基异丙基甲酮8.5硝基乙烷11.1四氯化碳8.6正丁醇11.4
环己醇11.4二丙酮醇9.2
哌啶8.7异丙醇11.5
二甲苯8.8正丙醇11.9
二甲醚8.8二甲基甲酰胺12.1
乙酸12.6硝基甲烷12.7
甲苯8.9二甲亚砜12.9
乙二醇单丁醚8.9乙醇12.9
1,2二氯丙烷9.0甲酚13.3
异丙*丙酮9.0甲酸13.5
醋酸乙酯9.1甲醇14.5
四氢呋喃9.2氯苯9.5苯9.2苯酚14.5甲乙酮9.2乙二醇16.3
氯仿9.3甘油16.5
三氯乙烯9.3水23.4二氯甲烷9.7三氯甲烷9.3。