第3章高分子溶液-第10講相平衡課件

第3章

高分子溶液相平衡Phaseequilibriumofpolymersolution13.3相平衡滲透平衡交聯(lián)聚合物的溶脹平衡高分子溶液的相分離高分子共混物的相分離23.3.1滲透平衡Semipermeablemembrane半透膜psolutionsolvent滲透壓3在恒溫的條件下,壓力的微小變化引起的溶液化學(xué)位的變化如下:達(dá)到滲透平衡時,溶液中溶劑的化學(xué)位與純?nèi)軇┑幕瘜W(xué)位相等(因?yàn)閴毫κ谷芤褐腥軇┑幕瘜W(xué)位增加)純?nèi)軇?Flory-Huggins晶格模型理論結(jié)果:56Discussion2ThesecondVirialcoefficientA2與c1相似，也是高分子與溶劑分子間相互作用的反映，但A2可以直接從實(shí)驗(yàn)中得到。它們都與高分子在溶液中的形態(tài)有密切關(guān)系。9

溶劑良溶劑A2=0A2>0線團(tuán)擴(kuò)張無擾線團(tuán)劣溶劑A2<0線團(tuán)緊縮c10溫度與A2的關(guān)系良溶劑A2>0線團(tuán)擴(kuò)張劣溶劑A2<0線團(tuán)緊縮

溶劑A2=0無擾線團(tuán)對于同一高分子-溶劑體系,改變體系的溫度,則有:A2T0q113.3.2相分離高分子溶液作為由聚合物和溶劑組成的二元體系,在一定條件下可分為兩相,其為一相為含聚合物較少的“稀相”,另一相為含聚合物較多的“濃相”,這種現(xiàn)象稱之為相分離對于聚合物和溶劑都確定的體系,相分離發(fā)生與否同溫度有關(guān)高分子溶液的溫度降低到某一特定溫度以下而發(fā)生相分離,該溫度稱為高臨界共溶溫度(UCST)高分子溶液的溫度升高到某一特定溫度以上而發(fā)生相分離,該溫度稱為低臨界共溶溫度(LCST)12Tj2TwophaseLCSTOnephaseTj2UCSTTwophaseTj2TwophaseOnephaseLCSTUCSTTwophaseTwophaseOnephaseLCSTUCSTTj2Tj2TwophaseTwophaseOnephase13熱力學(xué)分析假設(shè)體系的總體積為V,格子的摩爾體積為體系是否在任何比例下皆為均勻的一相呢?14如果溶解過程吸熱,如果溶解過程放熱,DGM/RTj201.0DGM-j2關(guān)系曲線與x和c1的大小有關(guān),當(dāng)x一定時:當(dāng)c1<c1C或T>TC時當(dāng)c1=c1C或T=TC時當(dāng)c1>c1C或T<TC時j’j”jajb15j’j”jajbDGM/RTj201.0當(dāng)c1>c1C或T<TC時曲率半徑大于0體系為均相體系可能分相處于亞穩(wěn)態(tài)體系自發(fā)相分離16當(dāng)c1=c1C或T=TC時,曲線的極小值點(diǎn)與拐點(diǎn)都恰好趨于一點(diǎn),此時:DGM/RTj201.0j’j”ja17在高分子、溶劑和溫度都確定時，體系發(fā)生相分離與否同分子量有關(guān)當(dāng)》1時，18確定q溫度的另一種方法在相分離的臨界狀態(tài)193.3.3聚合物共混物的相分離設(shè)A、B兩種高分子鏈中分別含有xA和xB個鏈段，高分子的物質(zhì)的量分別為nA和nB設(shè)A、B兩種高分子鏈段的摩爾體積相等，均為,體系的總體積為V20DGM/RTjA或jB01.0j’j”jajb當(dāng)c1<c1C或T>TC時當(dāng)c1=c1C或T=TC時當(dāng)c1>c1C或T<TC時如果xA≠xB,圖形將出現(xiàn)不對稱的情況,但討論結(jié)果不變雙節(jié)線Binodalcurve旋節(jié)線Spinodalcurve21OnephaseStableregionTwophaseNon-stableregion非穩(wěn)定區(qū)域

Metastableregion雙節(jié)線旋節(jié)線jAor

jBc1DGMorTorCriticalpoint亞穩(wěn)22在臨界點(diǎn)(CriticalPoint)時:(1)雙節(jié)線的導(dǎo)數(shù)為0(2)旋節(jié)線的導(dǎo)數(shù)為023增容的方法(1)原位增容Nylon/PPMAHgraftedintoPP(2)加入第三組分PS/PMMA嵌段共聚PS-b-PMMAPS/Nylon接枝共聚PS-g-PEOPE/PPEPR24PPO/SEBS-g-MAH合金—旋節(jié)線機(jī)理

聚苯醚/接枝馬來酸酐雙連續(xù)相網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)PPO/SEBS-g-MAH=85/15時沖擊強(qiáng)度從70J/M（純PPO）增加到1000J/M25PVC/CPE合金的相態(tài)結(jié)構(gòu)

—成核生長機(jī)理海島結(jié)構(gòu)PVC/CPE=85/15時沖擊強(qiáng)度從60J/M（純PVC）提高到500J/M263.4聚合物的濃溶液增塑PlasticizationPVCaddsDOP(Dioctylphthalate)鄰苯二甲酸二辛酯溶液紡絲SolventSpinning熔融紡絲Meltspinning溶液紡絲Solventspinning凝膠Geland凍膠Gelation27高聚物的增塑Plasticization增塑劑Plasticizer:添加到線形高聚物中使其塑性增加的物質(zhì)聚合物

增塑劑聚氯乙烯 鄰苯二甲酸二丁酯DBP, 鄰苯二甲酸二辛酯DOP，磷酸三甲酚酯硝酸纖維素 樟腦，DBP，蓖麻油醋酸纖維素 DBP，鄰苯二甲酸二乙酯，磷酸三苯酯聚甲基丙烯酸甲酯 DBP天然橡膠 礦物油，煤焦油28增塑劑的選擇互溶性一般要求增塑劑是高聚物的良溶劑。有效性由于增塑劑的加入，一方面提高了產(chǎn)品的彈性、耐寒性和抗沖擊性，另一方面卻降低了它的硬度、耐熱性和抗張強(qiáng)度。耐久性為了使產(chǎn)品的性能在長期使用下保持不變，就要求增塑劑穩(wěn)定地保存在制品中。29內(nèi)增塑與外增塑外增塑:即外加增塑劑的方法內(nèi)增塑:對某些結(jié)晶性高聚物或強(qiáng)極性高分子，采用化學(xué)的方法進(jìn)行增塑，即在高分子鏈上引入其