高分子溶液地相平衡——高分子物理.ppt

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1、第七讲高分子溶液的相平衡本讲内容：高分子溶液的相平衡渗透压高分子溶液体系的相分离多组分聚合物体系的相分离重点及要求：学习高分子溶液相平衡理论教学目的：学习相分离及其机理。PolymerPhysics3.3Phaseequilibriumofpolymersolution3.3.1渗透压SolutionSolventSemipermeablemembrane半透膜：允许小分子通过，不允许大分子通过。PolymerPhysicsInequilibriumstateMolarvolumeofsolventChemicalpotentialPhysicalchemistr

2、ytheoryPolymerPhysics小分子溶液与高分子溶液的区别高分子溶液A2,A3为渗透压第二、第三维利系数高分子溶液与理想溶液不同，π/c与c有关小分子溶液PolymerPhysicsc-concentration数均分子量A2–第二维利系数PolymerPhysicsWhatisthephysicalmeaningofthesecondViralcoefficientA2?MolarvolumeofsolventDensityofsolutePolymerPhysics第二维利系数A2第二维利系数与1一样，表征了高分子链段与溶剂分子间的相互作用，它与高

3、分子在溶液中的形态有密切关系。随着劣溶剂的加入，“链段”间的引力增加，高分子线团紧缩，A2逐渐减小。在良溶剂中，由于溶剂化作用，高分子线团松懈，A2>0，1<1/2当A2=0时，1=1/2，高分子溶液符合理想溶液的性质，这时的溶剂称为θ溶剂再继续加入劣溶剂，高分子就会沉淀出来，此时A2<0，1>1/2PolymerPhysicsDiscussionofA2status良溶剂劣溶剂A2=0A2>0A2<0HugginsparameterStatusSecondVirialcoefficientPolymerPhysicsWhatwecangetfromthe

4、followingequation?(2)A2–SecondVirialcoefficientIntercept=Slopecoefficient=Interceptslope(1)NumberaveragemolecularweightMnPolymerPhysicsDiscussionoftheplot(a)Addbadsolventintogoodsolvent(b)DecreasetemperaturesolventtemperaturePolymerPhysics3.3.2相分离LCST-LowcriticalsolvencytemperatureUC

5、ST-Ultracriticalsolvencytemperature聚合物－溶剂体系相图PolymerPhysics聚合物溶液混合自由能对组成的关系只有当1小于1c时，聚合物与溶剂可以任何比例混合形成均相体系，称为完全互溶。p72图3-5AHG当1大于1c但ΔGM<0时，只能在某种组成范围内形成均相体系。p72图3-5ABCDEF曲线1大于1c，ΔGM>0时，在任何组成下都要发生相分离，形成热力学上不相容的非均相体系。PolymerPhysicsBinodalcurve双节线Spinodalcurve旋节线聚合物溶液混合自由能对组成的关系φaφbPol

6、ymerPhysicsStable,metastableandnon-stableregionsGMcanbesubstitutedby1andTemperatureCriticalpointPolymerPhysicsDeductionBinodalcurvesatisfiesSpinodalcurvesatisfiesTheminimumvalueinthebinodalcurveTheminimumvalueinthespinodalcurvePolymerPhysicsx–themeannumberofsegmentsonthepolymerchain相

7、分离的临界条件PolymerPhysics高分子溶液相图的特征Non-symmetry,2c01c1/2Whenx,2c0and1c1/2conditionTheconditionisrelatedtothelengthofmolecularchain.PolymerPhysicsTypicalpolymer-solutionphaseequilibriumdiagramWeakconcentrationHighconcentrationCharacteristic-Non-symmetrye.g.PVCraincoat,usingpla