晶态聚合物溶解解读
2 橡皮能否溶解和熔化,为什么?
答案 橡皮是经过硫化的天然橡胶,是交联的高聚物,在 与溶剂接触时会发生溶胀,但因有交联的化学键束缚, 不能再进一步使交联的分子拆散,只能停留在最高的 溶胀阶段,称为“溶胀平衡”,不会发生溶解。同样 也不能熔化。
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溶液浓度c= c* 时,线团的扩张体积恰好充满空间 c> c*时,扩张体积相互重叠
故c*称为临界交叠浓度或接触浓度
c < c* 线团彼此独立
c = c*
c > c*
故浓度高于c*时高分子链必然缠结
c < c*
c = c*
c > c*
分子链缠结的条件:
① 柔性链 ② 浓度高于交叠浓度 ③ 分子链达到一定长度,即分子量大于临界分
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问答题 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?
答案 因为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,而高分子向溶剂地扩散却非常慢。 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”,然后才是高分子均匀分散在溶剂中,形成 完全溶解地分子分散的均相体系。整个过程往往需要 较长的时间。
原因:结晶中非晶部分与极性溶剂发生混合时,两者 发生强烈作用(如生成H键)而放出大量热。此热足以 破坏晶格,使结晶部分熔融。
例:尼龙66,Tm=265℃,室温下可溶于苯酚、甲 酚等溶 剂。 涤纶 室温下可溶于间甲苯酚。
溶液中的分子链
如果浓度很低,溶解的分子链以线团形式分散在溶剂中, 线团包容的溶液体积称为扩张体积
子量Mc
临界分子量Mc:分子量低于Mc的分子链称为 低聚物,无论浓度多高也不会发生缠结
链段—链段
弱于
等于
略强于
链段—溶剂
稍强于 强于
良溶剂
无热溶剂 良溶剂 正排除体积
亚良溶剂
溶剂 不良溶剂 负排除体积
无扰链 零排除体积
填空题: 1 非晶态线形高聚物溶解过程主要包括两个阶段,即 和 过程 2 结晶高聚物的溶解要经过两个阶段, 即 和 。
例:HDPE ( Tm=135oC)在120℃以上才开始溶于四氢萘。 有规PP( Tm =134oC);全同PP (Tm=180oC)在
130℃下与十氢萘很好混合--溶解。 交联LDPE在甲苯溶液中回流测其交联度 (100℃)
(3) 极性结晶高聚物的溶解 ①方法同上(加热升高温度至Tm附近)。 ②极性结晶高聚物可于室温下溶于极性强的溶剂中。
答案 1非晶态线形高聚物溶解过程主要包括两个阶段,即溶 胀和溶解过程 2 结晶高聚物的溶解要经过两个阶段,即结晶高聚物的 熔融(吸热)和熔融高聚物的溶解。
判断题 (2p11)非晶态高聚物的溶解速率和溶解度与分子 量有关,分子量越大,溶解速率和溶解度均降低。 ( ) (2p12)只要正确选择溶剂,任何高聚物均可溶解 ( )
溶解不仅与分子量大小有关,更重要的是与结 晶度有关,结晶度↑,溶解度↓。
结晶聚合物:先溶胀无定形区,在晶体熔点附近 的温度使晶体解体后溶解
先熔融,后溶解
(2) 非极性结晶高聚物的溶解
常温下不溶解,必须用加热的方法升高温度至Tm附近, 待结晶熔融后,小分子才能进入高聚物内部,使高聚物溶涨 溶解。
《高 分 子 物 理 》
课程团队:李彩虹 余旺旺 栗娟 苏珺
晶态聚合物的溶解
(1) 结晶高聚物的溶解特征
热力学稳定相态,分子链排列紧密、规整,分子间作用力大, 所以溶解要比非晶聚合物困难得多。 溶解有两个过程(先熔融再溶解):
①首先吸热,分子链开始运动,晶格被破坏,即结晶高聚物的熔融 ②然后被破坏晶格的聚合物与溶剂发生作用,同非晶聚合物一样,先发 生溶胀,再溶解,即熔融高聚物的溶解。
高聚物的聚集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,分子间的相互 作用较弱,因而溶剂分子比较容易渗入高聚物内部使 之溶胀和溶解。 晶态高聚物由于分子排列规整,堆砌紧密,分子间 相互作用力很强,以致溶剂分子渗入高聚物内部非常 困难,因此晶态高聚物的溶解要困难得多。
Байду номын сангаас 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,待晶态转变为非晶态后才 可溶; 极性的晶态高聚物在室温就能溶解在极性溶剂中。