201713聚合物稀溶液
第三章 聚合物溶液
通过共混可以获得原单一组分没有的一些新的综合性能， 并且可通过混合组分的调配（调节各组分的相对含量）来获得 所需性能的材料。
3.2 聚 合 物 浓 溶 液
绝大多数聚合物共混体系中，不同聚合物组分间并不能达到热 力学上的完全混溶，往往是各自聚集形成两相或多相的微相分 离结构。但若两种聚合物共混时相容性太差，混合程度（相互 的分散程度）很低时，易出现宏观的相分离，达不到共混的目 的，无实用价值。
（i）溶胀：由于聚合物分子与溶剂分子大小相差悬殊，溶剂分 子向聚合物渗透快，而聚合物分子向溶剂扩散慢，结果溶剂分 子向聚合物分子链间的空隙渗入，使之体积胀大，但整个分子 链还不能做扩散运动，体系表现为两相；
3.1 聚 合 物 的 溶 解
（ii）溶解：随着溶剂分子的不断渗入，聚合物分子链间的空 隙增大，并且渗入的溶剂分子还能使高分子链溶剂化，从而削 弱了分子链间的相互作用，使链段得以运动，直至脱离其他链 段的作用，转入溶解。当所有的高分子都进入溶液后，溶解过 程方告完成。 有些聚合物仅能溶胀或依条件仅停留在溶胀阶段，根据聚合 物在其他条件不变仅延长时间最终能否溶解可将聚合物溶胀可 分为无限溶胀和有限溶胀。
3.1 聚 合 物 的 溶 解
3.1.2 聚合物溶剂的选择 （1）极性相似原则
“相似者相容”，极性-极性；非极性-非极性 （2）溶度参数相近原则： 溶度参数是反映分子间相互作用力大小的一个参数。 定义为单位体积汽化能的平方根。用d来表示。常见溶剂的 溶度参数可查手册。 若难以找到合适的单一溶剂，可选择混合溶剂。混合溶 剂的溶度参数计算如下式： δm = φ1δ1 ＋φ2δ2 （φ为体积分数）
但是为了获得优良的物理力学性能，往往必须选择物性相差较 大的聚合物相共混。为了改善共混体系的相容性，可加入对两 种聚合物都具有一定相容性的相容剂（增容剂）。 通过共混可带来多方面的好处：（1）改善高分子材料的机械性 能；（2）提高耐老化性能；（3）改善材料的加工性能；（4） 有利于废弃聚合物的再利用。
聚合物溶液粘度不稳定因素分析与治理策略
2020年05月工作经验知识，规范员工日常操作行为。
只有当采油厂适当加大对油田回注水治理的投入成本[3]，提高污水治理员工的专业水平和职业素养，才能够实现对油田回注水水质的优化改善目标，为油田后续高效生产开发打下扎实的工作基础。
2.3全面出击逐个击破，工艺流程焕然一新海上油田由于受空间条件限制，通过工艺优化水质显得尤为重要。
渤海油田为满足中长期发展规划要求，世纪号生产部门以“开发注水年”为契机，思考提升加气浮选器V-302A/B 稳定性的办法。
为解决加气浮选器二级收油漏斗受船体晃动和液流冲击自主旋转离开最佳收油液位的问题，生产班组自主设计和制作二级漏斗限位器。
经过现场实际测量，加气浮选器二级收油漏斗最高位置距罐顶法兰900mm ，可调节高度为200mm 。
考虑到连接方式和制作成本，利用修旧利废的盲板一块、900mm 钢管一根及两片300mm 薄钢板焊接（其中有100mm 用于焊接连接）制作成了限位器。
二级收油漏斗上提和下放是通过旋转漏斗实现的，而实现旋转的为漏斗上方的十字型钢条。
为了实现限位功能，使漏斗不再随船体晃动和液流冲击而产生旋转，采用偏心的焊接方式，将用于连接定位器和盲板之间的钢管采用偏心焊接的方式焊接在盲板上。
而定位器则采用两片钢板，通过焊接的方式连接在钢管上面。
为了确保限位器稳固好用，均采用满焊的方式，其中钢管与钢板的焊接长度为100mm 。
打开加气浮选器二级收油漏斗上方的盲板，外输部门和生产部门配合调节船体倾向，调节二级收油漏斗高度，测试出FPSO 通用倾向范围内的最佳收油高度，下放定位器，然后回装罐体盲板即可。
通过测试收油液位（考虑船体倾向）和制作二级收油漏斗限位器，大大提升了加气浮选器处理效果，提高了油田运行稳定性，为油田高产稳产做出了贡献，响应了公司打造蓝色渤海，绿色油田的号召。
3结语综上所述，现代石油企业在油田开发生产工作中，要高度重视油田回注水水质的科学治理工作，避免将污水直接排放到生态环境中。
高分子物理第三章
结晶聚合物：先溶胀无定形区，结晶部分解体后溶解
先熔融，后溶解
对于极性结晶聚合物/极性溶剂体系，由于极性大分子与极性溶剂之间强烈的溶剂化作用足以破坏晶格（极性力大于晶格力），因此在室温下即可导致溶解。 实例：PET在室温下可溶于间甲酚
1）极性的结晶聚合物比较容易溶解——
对于非极性结晶聚合物/非极性溶剂体系，必须先加热到聚合物的熔点附近，依靠外部提供的能量破坏晶格，才能使其溶解。 实例：PE在加热条件下溶于甲苯和二甲苯 结晶聚合物的溶解性能还取决于结晶度和分子量。
第三章 高分子溶液
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3.1 聚合物的溶解 3.2 高分子稀溶液热力学 3.3 高分子浓溶液
What is polymer solution?
Why to study polymer solution? HOW to study polymer solution?
01
02
3W
What is polymer solution?
01
02
03
高分子溶液与理想溶液之间的差别：
Flory-Huggins似晶格模型
”
对于由 N1个溶剂分子和 N2个链段数为X 的大分子所组成的溶液体系，溶剂分子占有晶格数为N1，溶质分子占有晶格数为XN2。假设晶格的配位数为Z。
根据统计热力学，由N1个溶剂小分子和N2个溶质大分子组成的溶液体系的熵为：
一个大分子的体积要比一个小分子的体积大的多；
溶剂分子之间、高分子链段之间、以及溶剂分子和链段之间的作用力不相等（ΔHm≠0， ΔVm≠0 ）；
由于单键的内旋转，大分子在溶液中的构象数很多，混乱度增大。这种构象熵的存在使得在分子数目一定的情况下高分子溶液的混合熵ΔSm大于理想溶液的混合熵 ΔSim;
新版高物进展5聚合物溶液理论课件
聚合物沉淀与聚集
沉淀现象
当聚合物溶液中溶剂的性质发生变化时，聚 合物会从溶液中沉淀出来。
聚集机制
聚合物沉淀过程中，分子链重新排列，形成 较紧密的聚集结构。
聚集形态
聚合物聚集形态对其性能有重要影响，如胶 束、微球等形态。
05
聚合物溶液的应用
功能高分子材料的探索 通过分子设计和技术创新，开发具有光、电、磁、传感等 特殊功能的高分子材料，拓展其在新能源、生物医学等领 域的应用。
高分子材料的绿色化 注重环保和可持续发展，研发可生物降解的高分子材料， 减少对环境的污染和资源的浪费。
THANKS
感谢观看
03
聚合物溶液理论的实 验研究
通过各种先进的实验技术，如光谱分 析、X射线散射、计算机辅助分子设 计等，对聚合物溶液的性质和结构进 行深入研究，验证并修正理论模型的 准确性。
聚合物溶液理论的应用前景
1 2 3
聚合物材料的设计与优化 利用聚合物溶液理论，可以预测不同聚合物材料 的性能，指导材料的设计和优化，提高其性能和 实用性。
新版高物进展5聚合物溶液理论 课件
• 引言 • 聚合物溶液基本概念 • 聚合物溶液的流变性质 • 聚合物溶液的相行为 • 聚合物溶液的应用 • 研究前沿与展望
01
引言
课程背景
高物进展课程是一门针对高 年级本科生或研究生开设的 物理学科课程，旨在介绍高 级物理概念、理论和实验技术。
聚合物溶液理论是高物进展 课程中的一个重要章节，涉 及聚合物在溶液中的行为和
高分子材料制 备
合成纤维
利用聚合物溶液，可以将单体或预聚体制成纤维状，经过 纺丝、拉伸等工艺得到各种类型的合成纤维。
高分子稀溶液
高分子稀溶液第二讲 高份子稀溶液和极稀溶液的性质Chapter 2 The Properties of Polymer diluteand extra-dilute Solutions2．1 接触浓度和动态接触浓度按照现代高分子物理的观点，高分子液体按照浓度大小及分子链形态的不同分为以下几种状态：高分子极稀溶液、稀溶液、亚浓溶液、浓溶液、极浓溶液和熔体。
溶液浓度从极稀到极浓的变化过程就是分子链体系从单链状态转变成相互贯穿的多链状态的分子链凝聚过程。
高分子极稀溶液 → 稀溶液 → 亚浓溶液 → 浓溶液 → 极浓溶液和熔体分界浓度： s C *Ce C **C 名称： 动态接触浓度 接触浓度缠结浓度 -浓度范围： ～10-2% ～10-1% ～0.5-10% ～10高分子溶液分类及其分界浓度稀溶液和浓溶液的本质区别，在于稀溶液中单分子链线团（包括其排斥体积）是孤立存在的，相互之间没有交叠；而在浓厚体系中，大分子链之间发生聚集和缠结。
细致地区分，稀溶液和浓溶液之间还可分出一个亚浓溶液(semidilute)。
稀溶液和亚浓溶液的分界浓度，称接触浓度*c ，亦称临界交叠浓度；亚浓溶液和浓溶液的分界浓度，称缠结浓度e c。
(a) c<*c；(b) c =*c；(c)c >*c图2-1 高分子稀溶液(a)、亚浓溶液(c)及其分界浓度*c(b)接触浓度*c定义为稀溶液中，高分子链开始发生接触，继而相互交叠、覆盖的临界浓度。
当溶液浓度小于接触浓度*c时，按照Flory-Krigbaum稀溶液理论，分子链相距较远，彼此独立，如同分散在溶剂中被溶剂化的大分子“链段云”。
达到接触浓度时，按定义单分子链线团（包括排斥体积）应一个挨一个充满溶液的整个空间，或者说单分子链线团在溶液中紧密堆砌，互相“接触”，见图2-1。
一般接触浓度数量级为10-1wt%。
实际上在这个浓度下，单分子链线团并非以孤立的静止状态分散在溶液中，由于分子热运动，有些线团已开始发生部分覆盖而形成少量多链聚集体。
高分子物理第5章 聚合物的溶液性质
聚合物分子量的测定、 聚合物分子量的测定、分子量分级及分子 量分布的测定、高分子构象的表征、 量分布的测定、高分子构象的表征、高分子支 化等结构与性能关系的研究，都是利用高分子 化等结构与性能关系的研究，都是利用高分子 稀溶液的有关性质进行的。 稀溶液的有关性质进行的。 进行的 ② 具有重要的实际意义 油漆、粘合剂、纺丝液、塑料的增塑、 油漆、粘合剂、纺丝液、塑料的增塑、橡 胶的充油等， 利用聚合物浓溶液； 胶的充油等，是利用聚合物浓溶液；有些聚合 物的制备、化学改性是在溶液中进行的。如 物的制备、化学改性是在溶液中进行的 在溶液中进行 PVAC PVA
5.2 聚合物溶液的制备
The preparation of Polymer Solutions
1. 溶度参数相近相溶原理 ① 溶度参数 Solubility Parameter
聚合物溶于小分子溶剂中，溶解自发进行的必要条 聚合物溶于小分子溶剂中，溶解自发进行的必要条 等温、等压） 件（等温、等压）是：
Small把组合量(E·V) =F称为摩尔吸引 Small把组合量(E·V)1/2=F称为摩尔吸引 把组合量 常数，并认为重复单元吸引常数具有加和性。 常数，并认为重复单元吸引常数具有加和性。
A、由高分子的重复单元中各基团摩尔相互 、 作用常数计算
δ2 =
计 算 法
∑ Ei i V
1
2
ρ ∑ Ei i = M
1
2
Ei—重复单元基团或原子的摩尔相互作用常数
B、由摩尔吸引常数计算 、
δ2
∑F =
V
i
=
ρ ∑ Fi
M
② 溶度参数的测求
小 分 子 物 质 测 求 δ
高分子溶液
令 H ＝ U ＋ pV H：新的函数-------焓
则 Qp = H2 – H1 = H（H称为焓变）
标准熵值，用ST 表示，单位： J·mol-1 ·K－1
热力学知识
因熵是容量性质,具有加和性,而复杂事件的热力学概率应 是各个简单、互不相关事件概率的乘积,所以两者之间应是对数 关系。经推导得:
Boltzmann公式 S k ln
这就是Boltzmann公式，式中 k 是Boltzmann常数。
交联度大，溶胀度（溶胀后溶胀体总体积/溶胀前高分 子体积）小；交联度小，溶胀度大
结晶聚合物的溶解
结晶高聚物处在热力学稳定的晶相状态，所以溶解要 经过两个阶段①结晶高聚物的熔融（吸热）②熔融高 聚物的溶解。
极性结晶聚合物，可以在室温下溶于一些强极性的溶 剂。这是由于溶剂先与材料中的非晶区域发生溶剂化 作用，放出热量使晶区部分熔融，然后溶解。
气体的种类也无关 R 8.314J /(mol K)
热力学知识
化学热力学的几个重要状态函数
一 、 热力学能(内能) 1.热力学能：体系内部一切能量的总和称为体系
的热力学能(U )。
包括分子运动的动能，分子间的位能以及分子、 原子内部所蕴藏的能量。
热力学知识
＊U： ① 绝对值无法确定；
② 体系状态发生改变时，体系和环境有能量 交换，有热和功的传递，因此可 确定体系 热力学能的变化值。
✓通用气体常数 （也叫摩尔气体常数）R
乙烯聚合物稀溶液粘度的标准试验方法 国标
乙烯聚合物稀溶液粘度的标准试验方法国标乙烯聚合物稀溶液粘度的标准试验方法国标导语：乙烯聚合物稀溶液粘度是衡量聚合物流动性和加工性能的重要指标。
粘度的准确测定对于聚合物生产和应用具有重要意义。
本文将详细介绍乙烯聚合物稀溶液粘度的标准试验方法，并分享个人对这个主题的观点和理解。
1. 试验目的乙烯聚合物稀溶液粘度的标准试验方法的目的在于准确测定聚合物溶液的粘度，以评估其流动性和加工性能。
2. 相关术语和定义在深入讨论试验方法之前，我们先来了解一些相关的术语和定义，以便更好地理解试验方法。
在乙烯聚合物稀溶液粘度试验中，常见的术语和定义如下：2.1 稀溶液：指聚合物在溶剂中形成的低浓度溶液。
2.2 粘度、相对粘度和特征粘度：分别指溶液的粘度、相对粘度和特征粘度，其中相对粘度是相对于溶剂的粘度与溶液的粘度之比，特征粘度是相对粘度与溶液浓度的比值。
2.3 模拟流动：指在试验中使用旋转圆柱或圆球形几何形状的装置，模拟聚合物在流动状态下的行为。
2.4 流变学：是研究物质变形和流动性质的科学，用于描述物质的粘弹性行为。
3. 试验方法乙烯聚合物稀溶液粘度的标准试验方法一般包括以下步骤：3.1 样品制备：按照国际标准规定的浓度和溶剂配比，将聚合物样品溶解于适当的溶剂中，并进行必要的稀释，以获得稀溶液。
3.2 试验设备：使用流变仪或粘度计等试验设备，根据国际标准规定的参数和规格进行试验装置的选择和设置。
3.3 试验条件：设置试验温度和剪切速率等试验条件，并确保稳定性和重复性。
3.4 试验测定：将样品加入试验设备中，按照国际标准规定的步骤和方法进行粘度测定，记录所得结果。
3.5 数据处理：根据试验结果，计算相对粘度和特征粘度等数据，并进行数据处理和分析。
4. 个人观点和理解乙烯聚合物稀溶液粘度的标准试验方法对于聚合物行业的生产和应用具有重要意义。
粘度的准确测定可以帮助生产厂家评估聚合物的流动性和加工性能，指导产品的研发和改进。
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此外，一些多肽螺旋体和其他天然聚电解质。以及在稀水溶液中具有高度电 离的一些合成聚电解质。
聚电解质
聚电解质也是一类聚合物，构成大分子的单体具有可电离的基团。在非水溶剂 中，聚电解质行为与正常聚合物相同。然而在水溶液中，聚电解质的电离基团 可以被小尺寸的、带相反电荷的离子对所包围。水溶液中聚电解质的构象性质 高度取决于离子的浓度和特性。 例如，在聚（丙烯酸）的水溶液中，聚合物羧基（的氢离子）可以被氢氧化钠 的氢氧根离子所中和。被中和的羧基分率称之为电离度������������ 。当������������ =1，则该聚合 物称之为聚丙烯酸钠。离子的浓度一般是用离子强度I表示的。 一般，水溶性电解质溶液的粘度是下列因素的复杂函数： c — 聚电解质的浓度 ������������ — 电离度 I — 盐的离子强度（假如存在） M — 摩尔质量 T — 温度 ������ — 剪切速率
或者
������ −条件下，极限粘性数的预测
非������ −条件下，极限粘性数的预测
根据溶剂性质预测指数a
������的预测
特殊结构的聚合物——支链聚合物
支链聚合物的稀释溶液性质不同于同样组成的线型聚合物，支链聚合物的 Mark-Houwink指数a一般是较低的。分子量相同的线型和支链聚合物的特性粘 度之间的关系为 这里，支链指数g定义为
特殊结构的聚合物——棒状聚合物
通过Mark-Houwink指数a表征之。对于线团分子，该值在0.5～0.8之间变化。Flory （1953）的理论研究预测，对于刚性伸直分子a值近似等于1.8。的确在某些实验 中发现过等于1.8的情况。高分子棒状行为的另一种指示为回转半径与摩尔质量 之比值非常大。已经观察到几种类型聚合物的棒状行为，例如，刚性链骨架总是 具有棒状行为的，
随机线团的端-端距离统计值：共价键力固定了联接键的长 度，除此之外如果不存在任何形式的相互作用，则高分子
链内部处于完全自由的旋转，在这样的一个构象中，链的
端-端距离的平方平均值如下： （1）
这里，n为键的数目，l为键的长度。oo下标代表同时忽
略短程和长程的相互作用力。
短程相互作用，即，仅仅被少数价健分开的原子或基团之间的 相互作用，导致一个有效固定的键角以及阻碍内旋转的扭矩。
对于有些聚电解质溶液，甚至不可 能计算 ������ ，因为当c趋于零时， ������������������������������ ������ 不会趋于一个常数，这是由 于链段之间存在强烈的静电相互作 用，链构象行为受到高度影响。 在无限稀释时聚合物分子之间的相 互作用才消失。聚合物链自身的电 荷与其反离子之间的相互作用当然 不会消失。结果，与未荷电的聚合 物相比，大分子会膨胀。
聚合物稀溶液
概念与摘要
非常稀的聚合物溶液性质与聚合物分子的构象状态有关 （与浓度无关）。构象状态可以用分子维度（例如，聚合 物分子的端-端距离的平方的平均值）或极限粘性数（特性 粘度）表达。假如聚合物与溶剂之间的相互作用力可以忽 略（即所谓的Θ-溶液），则聚合物分子处于未摄动构象状 态。人们可以准确预测该状态下的分子维度和极限粘性数。 然而对于正常的聚合物稀释溶液，仅仅能够估算这些量的 近似值。
溶液），则聚合物分子处于未摄动构象状态。
在所谓的theta溶剂或Θ-溶剂，更准确地说，在theta条件下，
体积膨胀可以被抵消。在特定的温度下，Θ-溶剂就是一个特 别选择的不良溶剂。该温度称之为theta温度。在Θ-条件下， 大分子占据未扰动态的体积，即所谓的拟理想状态。
仅键长 固定
仅固定 键角
键角固 定、旋 转受限、 未摄动
正常 溶液
完全 伸直
孤立的未摄动的聚亚甲基分子的最大伸直率约为50倍
膨胀系数α取值1到大约2，与聚合物的链长有关。
高分子链线团的回转半径RG
定义为分子链段距离线团重心距离的平Байду номын сангаас平均值的平方根
这些量之间的相互关系为（Flory,1953）
对于theta条件
聚合物溶液的几种粘度定义
极限粘性数
描写固体球悬浮体溶液粘度的Einstein方程如下
对于具有固定键角的自由旋转的分子链构象模型，端-端距离
的平方平均值为
当键角固定、基团旋转受限（受短程相互作用），聚合物分 子处于所谓的“未摄动状态”，于是端-端有效距离变为
长程相互作用，即非键联的、且在基本链结构中被许多价键 所分离的基团之间的相互作用。这些相互作用引起分子链具
有更大的体积。
构象模型的目标就是将聚合物分子线团的统计尺寸与链长度 相关联。对于大量的自由连接或自由旋转的单元，我们可以 获得几乎精确的关系。然后，当运动性受限时，构象统计方 程一般不能被求解，于是类似于s、σ和α等的参数被引入进来。 另一类最广泛认可的是Kuhn（1934）提出的自由连接链模型。 其随机元不是单体单元、而是定义为含有几个单体单元的聚
在非常稀聚合物溶液中，才有可能研究单根线型聚合物分 子。单独的线型大分子一般趋于呈现随机线团的构象。仅
仅对于非常刚性的聚合物才会有棒状构象。
有几类测量方法可以用于确定随机线团构象的维度。假如 建立了适当的关系式，就可以确定聚合物的平均摩尔质量。
1. 粘度测量 2. 光散射（光衍射）测量 3. 小角X射线衍射（SAXS）和小角中子衍射（SANS） 4. 渗透压测量
g强烈依赖于支链点的功能及其分布。 凝胶渗透色谱可以用于决定支链聚合物的摩尔质量。聚合物线团的水力学体 积非常重要，正比于乘积 ������ ������。
在为凝胶色谱柱建立普适的标定曲线时，采用log ������ ������ 对洗脱体积作图， 回归一条曲线。 对于具有同样水力学体积或洗脱体积的线型和支链分子，它们的特性粘度和 摩尔质量的乘积相等：
合物短链段。链段长度、即Kuhn长度的确定原则是保证链段
的两个端点在聚合物链中是完全自由连接的。因此，对于具 有足够单元数量的聚合链，方程（1）可以再次适用，其代价 是需要引入一个新经验因子A。
这里，L为聚合物分子的轮廓长度；而链的统计单元长度A
为
“未摄动”随机线团大分子 假如聚合物与溶剂之间的相互作用力可以忽略（即所谓的Θ-