千里之行，始于足下讓知識帶有溫度。第第2頁/共2頁精品文檔推薦高分子物理第三章習題及解答第三章

3.1高分子的溶解

3.1.1溶解與溶脹

例3-1簡述聚合物的溶解過程，并解釋為什么大多聚合物的溶解速度很慢？

解：由于聚合物分子與溶劑分子的大小相差懸殊，兩者的分子運動速度差別很大，溶劑分子能比較快地滲透進入高聚物，而高分子向溶劑地蔓延卻十分慢。這樣，高聚物地溶解過程要經過兩個階段，先是溶劑分子滲入高聚物內部，使高聚物體積膨脹，稱為“溶脹”，然后才是高分子勻稱簇擁在溶劑中，形成徹低溶解地分子簇擁的均相體系。囫圇過程往往需要較長的時光。

高聚物的聚攏態又有非晶態和晶態之分。非晶態高聚物的分子堆砌比較松散，分子間的互相作用較弱，因而溶劑分子比較簡單滲入高聚物內部使之溶脹和溶解。晶態高聚物因為分子羅列規整，堆砌緊密，分子間互相作用力很強，以致溶劑分子滲入高聚物內部十分困難，因此晶態高聚物的溶解要困難得多。非極性的晶態高聚物（如PE）在室溫很難溶解，往往要升溫至其熔點附近，待晶態改變為非晶態后才可溶；而極性的晶態高聚物在室溫就能溶解在極性溶劑中。

例3-2.用熱力學原理解釋溶解和溶脹。

解：（1）溶解：若高聚物自發地溶于溶劑中，則必需符合：

上式表明溶解的可能性取決于兩個因素：焓的因素（）和熵的因素（）。焓的因素取決于溶劑對高聚物溶劑化作用，熵的因素打算于高聚物與溶劑體系的無序度。對于極性高聚物前者說影響較大，對于非極性高聚物后者影響較大。但普通來說，高聚物的溶解過程都是增強的，即>0。明顯，要使0.9時，溶度參數規章仍可用。

（2）溶脹：溶脹對線型和交聯高聚物與溶劑的混合過程都存在，只是線型高聚物溶脹到一定程度而溶解，叫無限溶脹，交聯高聚物因大分子鏈間因為化學鍵的存在不能溶解，只能溶脹到一定程度而達到平衡，稱之為有限溶脹。要使得交聯高聚物的溶脹過程自發舉行，必需CH－86.0－COO－

326.6

（2）溶劑化原則

（3）溶度參數相近原則：

δp=16.3δ1=16.7

δp=16.3δ1=19.4δ1=18.2

δp=17.5δ1=18.2

δp=21.8

C2H2Cl4}

例3-13有兩種苯溶液，一種是苯乙烯一苯，另一種是聚苯乙烯一苯，若兩種溶液含有相同百分數的溶質，試預計哪一種溶液具有較高的(1)蒸氣壓，(2)凝固點，(3)滲透壓，(4)黏度?

解：苯乙烯－苯溶液有較高的蒸氣壓和凝固點；聚苯乙烯－苯溶液有較高的滲透壓和黏度。

例3-14試指出下列結構的聚合物，其溶解過程各有何特征：

(1)非晶態聚合物，(2)非極性晶態聚合物，(3)極性晶態聚合物，(4)低交聯度的聚合物．

解：（1）非極性非晶態聚合物易溶于溶度參數相近的溶劑；極性非晶態聚合物要考慮溶劑化原則，即易溶于親核（或親電）性相反的溶劑。（2）非極性晶態聚合物難溶，挑選溶度參數相近的溶劑，且升溫至熔點附近才可溶解。

（3）極性晶態聚合物，易溶，考慮溶劑化原則。

（4）低交聯度聚合物只能溶脹而不能溶解。

例3-15按照溶劑挑選的幾個原則，試推斷下列聚合物一溶劑體系在常溫下哪些可以溶解?哪些簡單溶解?哪些難溶或不溶?并簡述理由(括號內的數字為其溶度參數)。

(1)有機玻璃(18.8)一苯(18.8)

(2)滌綸樹脂(21.8)一二氧六環(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)一環己酮(20.2)

(6)聚乙酸乙烯酯(19.2)一丙酮(20.2)

解：（1）不溶。由于有機玻璃是極性的，而苯是非極性溶劑。

（2）不溶。由于親核聚合物對親核溶劑。

（3）不溶。由于親電聚合物對親電溶劑。

（4）不溶。由于非極性結晶聚合物很難溶，除非加熱到臨近聚四氟乙烯的熔點327℃，而此時溶劑早已氣化了。

（5）易溶。由于雖然為親核聚合物和親核溶劑，但它們都在親核能力挨次的尾部，即親核作用不強，可以互溶。

（6）易溶。緣由同（5）。

例3-16解釋產生下列現象的緣由：

(1)聚四氟乙烯至今找不到合適的溶劑．

(2)硝化纖維素難溶于乙醇或乙醚，卻溶于乙醇和乙醚的混合溶劑中．

(3)纖維素不能溶于水，卻能溶于銅銨溶液中．

解：（1）緣由有二，一是其，很難找到δ這么小的溶劑；二是其熔點高達327℃，熔點以上體系具有高黏度，對于非晶結晶性高分子要求升溫到臨近熔點，沒有適當溶劑即能δ相近又能有高沸點。從熱力學上分析，PTFE的溶解必需包括結晶部分的熔融和高分子與溶劑混和的兩個過程，兩者都是吸熱過程，ΔHm比較大，即使δ與高聚物相近的液體也很難滿足ΔHm時，。說明高分子溶液比抱負溶液更傾向于溶解，也就是說高分子鏈在T>θ的溶液中因為溶劑化作用而擴張。

當T=時，。即高分子溶液符合抱負溶液的邏輯，高分子鏈此時是溶解的，但鏈不溶脹也不緊縮。

T10，所以可以略去高次項，采納上式。

若不忽視高次項

易發生的錯誤分析：“”

錯誤在于V1是溶劑的摩爾體積而不是溶劑的體積。

例3-35用NaOH中和聚丙烯酸水溶液時，黏度發生什么變化