高分子物理8溶液热力学

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1、高分子结构与性能1、导论2、链化学结构链结构3、链构象统计和熵弹性4、真实链构象的标度分析8、高分子溶液统计热力学链聚集9、高分子相分离10、高分子结晶5、链动力学的标度分析链运动6、高分子的变形性能7、高分子的流动性能第八章、高分子溶液的统计热力学自由能F决定所有变化！第八章内容1、包含高分子的多组分体系2、Flory-Huggins格子统计理论3、Flory-Huggins理论的扩展1、包含高分子的多组分体系基质为高分子（填充炭黑、矿粉、玻璃纤维等）复合体系基质为无机材料（有机/无机杂化材料）分子间混合（高分子共混、高分子

2、溶液）混合体系分子内混合（嵌段共聚物、接枝共聚物、无规共聚物等）高分子溶液的基本相图L-ScrystallizationL-LL-SInterplay1+1>2复杂性的定义Complexity:32definitions(Wikipedia)“Integrationlargerthanaddition.”1+1>2高分子材料的液态相分离高抗冲聚苯乙烯(rubber-plasticblend)AFMpicturebyJiangLiuSoft&tough+Hard&crispHard&tough高分子材料的结晶半结晶织态结构(

3、solid+elastic)Hard&toughHu,etal.Macromolecules2003相分离和结晶是自然界基本相变形式中国古代神话传说中的盘古开天辟地西方圣经中的上帝创造世界反映人类朴素的唯物主义思想!http://www.pep.com.cn/xiaoyu/jiaoshi/tbjxzy/tupian/xy3s/200807/t20080724_500344.htmhttp://www.fuyinchina.com/pic.asp?x=01&y=a03&z=01400BC:气、水、土、火PlatoAristotl

4、e单组分物质的基本相图单组分物质GasLiquidSolidCondensationCrystallization一个类比InsinglecomponentGasLiquidSolidCondensationCrystallizationInpolymersolutionDiluteConcentratedCrystallineLiquid-LiquiddemixingCrystallizationPackingenergy:FirststageSecondstage相变的分子驱动力TL-LL-SDrivePolym

5、erconcentrationDriveMixinginteractionsBNewenergyparameter!ClassicFlory-Hugginsparameter？FloryJ.Chem.Phys.1942.HugginsAnn.N.Y.Acad.Sci.1942.相变的分子驱动力TL-LL-SDrivePolymerconcentrationDriveMixinginteractionsBParallel-packinginteractionsEpClassicFlory-HugginsparameterNewene

6、rgyparameter!FloryJ.Chem.Phys.1942.HugginsAnn.N.Y.Acad.Sci.1942.HuJ.Chem.Phys.2000.2、Flory-Huggins格子统计理论液体结构：体积排斥为主，吸引作用微扰混合溶液结构：组分在空间体积中排布格子模型的优势，也称似晶格模型2、Flory-Huggins格子统计理论Flory-Huggins格子模型：假定1.不可压缩流体假定配位格子数为Z，独立格点溶剂分子，数目N，连续x个相连的格1点高分子，链数目N，2链长x，v＝v，总链单元溶剂体积NN+

7、xN122、Flory-Huggins格子统计理论假定2.链柔顺假定，在满足排斥体积作用的前提下，沿链相邻链单元组成的键可沿格子任意取向。2、Flory-Huggins格子统计理论假定3.链单元均匀分布，只适用浓溶液，而稀溶液中链单元云朵状分布，不均匀。2、Flory-Huggins格子统计理论假定4.平均场假定，U的计算不影响S，mm可分别统计，HelmholzF=U-TSmmm有序态为基态(参考态)，无序混合态为终态先计算Sm一般S=S+S+S+S，考虑分子整m平动转动振动组合体的贡献，前三项的值远小于第四项，故只计

8、算S即可。组合由Boltzmann公式S=kln,则为分子间排列m方法总数,也就是格子空间中分子的放法总数先计算Sm从始态中先拿出j条链随机地放入格子中，彼此不重叠，我们来看放代表性的第j+1条链，第一个链单元由于N-xj个空格，所以有N-xj