第三章高分子溶液

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Transcript 第三章高分子溶液

第3章 高分子溶液
Polymer Solution
What is polymer solution?
高聚物以分子状态分散在溶剂中
所形成的均相体系称为高分子溶液。
Why to study polymer solution?
在理论研究方面: 高分子溶液是研究单个高分
子链结构的最佳方法
 在实际应用方面:

粘合剂
涂料
溶液纺丝
高分子溶液
①极稀溶液——浓度低于1%属此范畴,
②稀溶液——浓度在1%~5%。
高分子溶液热力学性质:高分子-溶剂体系的混合热、混合
熵、混合自由能;热力学稳定体系,
动力学性质:高分子溶液的沉降、扩散、粘度;性质不随时
间变化,粘度小。
聚合物的分子量和分子量分布;高分子在溶液中的形态和尺
寸、高分子的相互作用。分子量的测定一般用极稀溶液。
③浓溶液——浓度>5% ,如:油漆(60%),涂料,胶粘剂,纺
丝液(10~15%左右,粘度大),制备复合材料用到的树脂
溶液(电影胶片片基),高聚物/增塑剂浓溶液等。
着重于研究应用,如高分子溶液的流变性能与成型工艺的关
系等。
HOW to study polymer solution?
 聚合物的溶解过程
 溶剂的选择
 溶解状态
 溶解热力学
3.1聚合物的溶解
非晶态聚合物的溶胀和溶解


聚合物溶解过程分两步进行:首先溶胀,然后溶解。
(i) 溶剂分子渗入聚合物内部,即溶剂分子和高分子的某
些链段混合,使高分子体积膨胀-溶胀。
(ii) 高分子被分散在溶剂中,整个高分子和溶剂混合-溶解。
溶解度与分子量和温度有关。
交联聚合物的溶胀平衡


交联聚合物只能发生溶胀,不能发生溶解。
 交联聚合物在溶剂中可以发生溶胀,但是由于交联键
的存在,溶胀到一定程度后,就不再继续胀大,此时
达到溶胀平衡,不能再进行溶解。
交联度越大,溶解度越小。
结晶聚合物的溶解

结晶聚合物的溶解难于非晶态聚合物的溶解。

溶解有两个过程:首先吸热,分子链开始运动,晶格被破坏。然后
被破坏晶格的聚合物与溶剂发生作用,同非晶聚合物一样,先发生
溶胀,再溶解。

极性结晶聚合物,在适宜的强极性溶剂中往往在室温下即可溶解。
聚酰胺(PA)可溶于甲酸、冰醋酸、浓硫酸、苯酚、甲醇;
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)可溶于苯酚/四氯乙烷、间甲酚。

非极性结晶聚合物,溶解往往需要将体系加热到熔点附近。
高密度聚乙烯PE(熔点是135℃): 120℃左右溶解在四氢萘中
间同立构聚丙烯PP(熔点是134℃): 130℃溶解在十氢萘中
溶解与结晶度有关,结晶度越大,溶解度越小
3.1.2. 溶解过程的热力学分析
聚合物的溶解过程就是高分子与溶剂相互混
合的过程
GM  H M  T SM
溶解自发进行的必要条件
溶解过程中
GM  0
S M  0   T SM  0
因此,是否能溶取决于HM
GM  H M  T SM
(a) 极性高聚物溶于极性溶剂中,如果有强烈相互作用,
一般会放热,HM <0, 从而溶解过程自发进行。
(b) 大多数高聚物溶解时,HM >0, 从而溶解过程能自发
进行,取决于HM 和TSM的相对大小
HM < TSM 能进行溶解。HM 越小越有利于溶解的进
行
如何计算HM ?
Hildebrand equation 溶度公式
对于非极性聚合物溶解于非极性溶剂中(或极性
很小的体系), 假设溶解过程没有体积的变化, 则
有:
H M  1 2 [1   2 ] VM
2
1, 2 – 分别为溶剂和高分子的体积分数
1, 2 – 分别为溶剂和高分子的溶度参数
VM – 混合后的体积
下脚标1表示溶剂,2表示高分子
溶度参数
把内聚能密度的平方根定义为溶度参数。
即
= 1/2
=
1/2 =
E
CED 
V
H  VM 1 2 ( 1   2 )
2
由式中可知:
① ∆H>0
② δ1和δ2越接近,∆H越小,则越能满足
条件,能自发溶解
GM  0的
溶度参数 的测定




溶胀法
粘度法
浊度滴定法
摩尔引力常数直接估算法
[h]
Q
p

p

估算 ——摩尔引力常数F
Small将溶度参数与其化学结构联系起来,由聚合物的重
复单元中各基团的摩尔引力常数F来计算。(F查表得到)
 ΔE 
δ2 = 

V


1
2
nF

=
i
i
V
269
CH2
ρ
=
M0
n F
i
i
V——重复单元的摩尔体积
M0——重复单元的分子量
Ρ——密度
F=269+65.6+668.2+303.4*2
CH3
303.4
C
65.5
=1609.6
V=M/r=(5C+2O+8H)/1.19
668.2
=100/1.19
C
O
r1.19g/cm3 O
CH3
303.4
F


 19.154
V
3.1.3.溶剂的选择
溶剂选择有三个原则:
 极性相似原则
 溶度参数相近原则
 溶剂化原则
★ 注意三者相结合进行溶剂的选择
(一)“极性相近”原则



极性大的溶质溶于极性大的溶剂;
极性小的溶质溶于极性小的溶剂,
溶质和溶剂的极性越相近,二者越易溶。
PE/十氢萘,
尼龙/H2SO4 40%
PMMA(极性):溶于丙酮(极性)
PVA(极性):溶于水和乙醇中(极性)
PAN(强极性):溶于DMF,乙腈(强极性)
天然橡胶(非极性):溶于汽油,苯,己烷,石油醚
(非极性溶剂)
PS(弱极性):溶于甲苯,氯仿,苯胺(弱极性)和苯
(非极性)
(二)“内聚能密度或溶度参数相近”原则
H M  12 [1   2 ]2 VM
δ越接近,溶解过程越容易。

Hildebrand公式只适用于非极性的溶质和溶剂的互相混合
1、非极性的非晶态聚合物与非极性溶剂混合,聚合物与溶剂的ε或δ
相近,易相互溶解;
2、非极性的结晶聚合物在非极性溶剂中的互溶性,必须在接近Tm温
度,才能使用溶度参数相近原则。

对于极性高聚物、能形成分子间氢键的高聚物,Hildebrand不适用!
另外有修正公式 δ2= δd2+ δp2 +δh2

例:PAN不能溶解于与它δ值相近的乙醇、甲醇等。因为PAN极性很强,
而乙醇、甲醇等溶剂极性太弱了。
例:PS不能溶解在与它δ值相近的丙酮中,因为PS弱极性,而丙酮强极
性。
所以溶度参数相近原则不总是有效的
1
(三) “高分子-溶剂相互作用参数 1小于 2”原则
1
1

2
良溶剂
1
1

2
 status
1
1

2
劣溶剂
聚合物在溶剂中溶解
聚合物在溶剂中不溶解,
或者会从溶液中沉淀析出
3.2 高分子稀溶液的热力学性质

理想溶液应具备以下条件:
(1)溶液中,溶剂分子间、溶质分子间、溶质分子与溶剂分
子间作用力都相等。
(2)在溶解过程中没有体积变化△VM =0
(3)在溶解过程中没有热焓的变化△HM=0
(4)任一组分在全部组成范围内都符合拉乌尔定律的 溶液。
P溶液=P1=P10x1
P溶液:溶液蒸气压
P1: 溶液中溶剂1的蒸气压
P10 :纯溶剂的蒸气压
X1:溶剂的分子分数

可以推导出理想溶液的混合熵
溶 质
+
溶 剂
S Mi
S Mi
溶 液
理想溶液的混合熵为:
△SM =-k[N1lnx1+N2lnx2] =-R[n1lnx1+ n2lnx2]
式中:N1和N2分别为溶剂和溶质的分子数;
n1和n2分别为溶剂和溶质的摩尔数;
x1和x2分别为溶剂和溶质的摩尔分数;
K为波尔兹曼常数;R为气体常数;
X1 
N1
N1  N 2
k  R / NA
理想溶液的混合自由能为:
△GM=△HM -T△SM =kT(N1lnx1+N2lnx2)
=RT(n1lnx1+n2lnx2)
溶剂的偏摩尔混合自由能为:
 G 
0




1
1  1  RT ln X 1


 n1 T , p ,n2
i
M
溶液的蒸气压
溶液的渗透压
p1 1
ln 0 
p1
RT
1 和 10 分别为溶
液中的溶剂和纯溶
剂的化学位
p1  p X 1
1  RT
RT


ln X1 
X2
V1
V1
V1
0
1
V1为溶剂的
偏摩尔体积
高分子溶液与理想溶液的偏离表现
大多数小分子溶液在浓度很小时,为理想溶液。而高
分子溶液在浓度很小时,也不是理想溶液。
(1) 混合焓△HM ≠ 0。高分子溶液溶剂分子之间、高分子链段
间、溶剂与高分子链段间的相互作用一般不相等。
(2)高分子在溶液中比同样数目的小分子可采取的排列方式多,
即混合熵△SM>△SMi。高分子是由许多链段组成的长链分
子,具有一定的柔顺性,每个分子链本身可以取多种构象。
高分子溶液与理想溶液产生偏差的原因:分子量大,分子
链具有柔顺性,一个高分子在溶液中起到多个小分子的作用。
3.2.2 Flory-Hunggins格子模型理论 (平均场理论)
1942年,Flory和Huggins从液体的似晶格模型出
发,用统计热力学的方法,推导出了高分子溶液的
混合熵,混合热和混合自由能的关系式。
解取向高分子
高分子溶液
S解取向

S M
高分子本体
溶剂
*
3.2.2 Flory-Hunggins格子模型理论 (Mean-field theory)
解取向态
小分子溶液
高分子溶液
三点假设
溶液中分子的排列像晶体一样,也是一种晶格
的排列,每个溶剂分子占有一个格子,每个高
分子占有x个相连的格子。 x为高分子与溶剂分
子的体积比,也就是说,可以把高分子链作为
由x个链段组成的,每个链段的体积与溶剂分子
的体积相同
 高分子链是柔性的,所有构象具有相同的能量
 溶液中高分子链段是均匀分布的,即每一链段
占有任一格子的几率相等

高分子溶液的混合熵SM
N1
xN 2 

S M = -k  N 1 ln
+ N 2 ln
N
N 


N1
xN 2 
ΔS M = -k  N 1 ln
+ N 2 ln

N 1 + xN 2
N 1 + xN 2 

体积分数
N1
xN 2
1 
, 2 
N1  xN 2
N1  xN 2
k  R / NA
ΔSM = -R  n1ln1 + n2 ln2 
i
理想溶液 S M
  R(n1 ln N1  n2 ln N 2 )
高分子溶液
SM  R(n1 ln 1  n2 ln 2 )
形式一样,区别在于:
理想溶液用 N1 和 N 2(分子分数)
高分子溶液用  和  (体积分数)
1
S M  S
i
M
2
这是因为一个高分子在溶液中不止起一个小分子的作
用,但是也起不到x个小分子的作用。因为高分子中每一个
链段相互连结的,因此高分子溶液的 SM 要比高分子切成x
个链段后再与溶剂混合的混合熵要小:
S (理想)< S (高分子)< S(x个链段)
高分子溶液的混合热
△HM=(Z-2) x 1 N2W1-2 = (Z-2) N1 2 W1-2
令: 1 =(Z-2) △ W1-2/kT
 1 称作Huggins相互作用参数,反映了高分子与溶剂
混合时相互作用能的变化。
Z:晶格的配位数。
△ W1-2:相互作用能的变化。
△HM= 1kTN1  2 = 1RTn1  2
高分子溶液的混合自由能GM
GM  H M  T S M
H M  1RTn12
SM   R[n1 ln 1  n2 ln 2 ]
GM  1 RTn12  RT  n1 ln 1  n2 ln 2 
 RT  n1 ln 1  n2 ln 2  1n12 
理想溶液的混合自由能为:
△GM=RT(n1lnx1+n2lnx2)
高分子溶液的混合自由能
△GM= △HM -T △SM
=RT[n1ln  1+n2ln  2+  1 RTn1  2]
与理想溶液的△GM作比较,主要差别为:
1、以体积分数代替了摩尔分数(分子量高的影响)。
2、增加了含有 1的第三项—反映了△HM ≠0对
△GM的影响。
Chemical potential 化学位
GM  RT  n1 ln 1  n2 ln 2  1n12 
溶剂的
  (GM ) 
1
2

RT
[ln


(1

)




化学位 1  
1
2
1 2]

x
 n1 T , P ,n2
变化
溶质的
  (GM ) 
2




RT
[ln


(
x

1)




化学位
2
2
1
1 1 ]


 n2 T , P ,n1
变化
1
1 2
1  RT [ 2  ( 1  )2 ]
x
2
xN 2
N2
2 
x
 xX 2
N1  xN 2
N1  N 2
 N1  N 2 
1 2
1  RT [ X 2  ( 1  )2 ]
2
对于理想溶液
1i  RT ln X1  RT ln 1  X 2    RTX 2
过量化学位
超额化学位
1 2
1  1    RT ( 1  )2
2
E
i
1
超额化学位和 状态
1 2
1  RT ( 1  ) 2
2
E
1
1 
2
1E  0
 1

1  RT    2   1i  RT ln X 1
 x

在一定温度和溶剂条件下, 高分子与溶剂间的相互作用参数
等于1/2时, 高分子溶液的热力学行为与理想溶液相同, 此条
件称为 条件, 此时的温度称为 温度, 此溶剂称为 溶剂
处在 状态下的高分子溶液并不是理想溶液!!
Huggins参数与溶剂性质
1
2
1  RT [ln 1  (1  ) 2  1 2 ]
x
1
1 2
 RT [ 2  ( 1  ) 2 ]
x
1
1 
2
1
1 
2
1
1 
2
2
1  
良溶剂
Good solvent
1  1i
 溶剂
 solvent
1  1i
不良溶剂
Bad solvent
i
1
晶格模型的不合理性
1
2
1  RT [ln 1  (1  ) 2  1 2 ]
x
p1 1
1
ln 0 
 ln 1  2   (1  )2  122
p1
RT
x
1
三点假设的合理性分析:
(1) 高分子链由x个链段组成
?
(2) 所有构象具有相同的能量 ?
0
2
(3) 链段在溶液中平均分布
?
晶格模型理论的不足之处

1、高分子链段和溶剂分子具有相同的晶格形式的假设,
但高分子链并不能自由弯曲,因此,有些构象不能实现,
高分子在晶格中的排列方式数计算偏高。

2、模型没有考虑高分子链段之间以及链段与溶剂分子间
有不同的相互作用,也没有考虑高分子在溶解前后由于所
处环境不同而引起的构象熵的改变。

3、高分子链段均匀分布的假定只是在浓溶液中才比较合
理,在稀溶液中高分子结构单元的分布是不均匀的,而是
以松懈的链球形式散布在溶剂中,链球占有一定的体积,
不能相互贯穿即使在高分子链球内,链段的分布也不能认
为是均匀的。
3.2.3 稀溶液理论

高分子稀溶液中“链段”的分
布是不均匀的, 而是以“链段
云”的形式分散在溶剂中, 每
一链段云可近似成球体

在链段云内, 以质心为中心, 链
段的径向分布符合高斯分布

链段云彼此接近要引起自由能
的变化, 每一个高分子链段云
有其排斥体积u
3.2.2 Flory-Krigbaum稀溶液理论
该理论认为高分子稀溶液性质的非理想部分应该由两
部分构成
 一部分是由高分子链段间、溶剂分子间以及链段与
溶剂分子间相互作用不同引起的,主要体现在混合
热上;
 另一部分是由于高分子溶解在良溶剂中,高分子链
段与溶剂分子的相互作用远远大于链段之间的相互
作用,使高分子在溶液中扩张,这样,高分子的许
多构象不能实现,主要体现在混合熵上。
1 2
1  RT [ X 2  ( 1  )2 ]
2
Flory-Huggins稀溶液理论仍有许多不足,它和格子理论一样,都
没有考虑高聚物与溶剂混合时体积的变化,所以仍与实验有偏差.
(1)  温度----Flory温度
1

1E  RT  1   22  H1E  T S1E
2

引入两个参数: 热参数k1 和熵参数y1
H1E  RT k122 , S1E  Ry 122
1E  RT k1 y 1  22
κ1 - ψ1 = 
E
k

H
1
定义Flory温度:   1 T 
y1
S1E
 
   RTy 1 1 
 T
E
1
 2
1
 2
 2   RT   1  2

2

1
-1/2
(2) , 1和u之间的关系
 
   RTy 1 1 
 T
E
1
 2
1
 2
 2   RT   1  2

2

2
排斥体积
T 
T 
T 
 v

u  2y 1 1   m 2 F  x 
T  V1

1
1  良溶剂 u  0 线团扩张
2
1
1   溶剂
无扰线团
u

0
2
1
1  不良溶剂 u  0 线团紧缩
2
(3)  溶液与理想溶液
 状态是高分子溶液体系的热参数和熵参数相等
的状态, △μ1E=0,但△HM≠0,△SM都不是
理想值,只是两者的效应相互抵消。说明高分子
溶液是一种假的理想溶液。
•这一条件称为θ条件或θ状态。此时用的溶剂称为θ溶剂,此
时的温度称为θ温度,此时高分子处于无扰状态
对于满足 状态的体系, 高分子-溶剂-温度三者是
相互影响、相互依存的一个整体, 当某一因素发生
改变时, 欲保持 状态, 则另外两个因素至少其中
之一要做适当改变, 否则 状态就要被破坏.
本讲小结
高分子溶液的混合熵
 高分子溶液的混合热
 化学位
 Huggins参数, Flory温度与排斥体积
 重点及要求:


从Flory-Huggins晶格模型理论出发,所推导出的
高分子溶液混合过程的混合热、混合熵、混合自
由能和化学位与小分子理想溶液的差别及产生差
别的原因。
3.3 相平衡
 渗透平衡
 交联聚合物的溶胀平衡
 高分子溶液的相分离
 高分子共混物的相分离
3.3.1渗透压Osmotic pressure
Solution

Solvent
Semipermeable membrane 半透膜:
允许溶剂小分子通过,不允许溶质大分子通过。
在恒温的条件下, 压力的微小变化引起的溶液化学
位的变化如下:

   G 

1    G 

 
 



p  p  n1 T , P ,n 

n

p


T ,n1 ,n2 T , P ,n
1


2 T ,n ,n
2
1 2
V

V1
n1
d 1  V1dp
V1为溶剂的偏摩尔体积
达到渗透平衡时, 溶液中溶剂的化学位与纯溶剂的化学位相
等 (因为压力使溶液中溶剂的化学位增加)
 T , p   1 T , p   

1
p 
p
V1dp  1 T , p   V1
1
1

    1 T , p   1 T , p     1
V1
V1
Flory-Huggins晶格模型理论结果:
1
2
1  RT [ln 1  (1  ) 2  1 2 ]
x

22 23
2
2
 RT  2      2   12 
2
3
x


 2 
1  2 23 
 RT    1   2  
2
3
 x 
2
3
 c 1

c
c

  RT     1 

2
3



V

1
1
 V1r2 3V1r2 
M  2
c
2
3
 RT   A2 c  A3c 
对于稀溶液 V1  V1
M


1
2
 RT   A2c  A3c 
c
M

1
 1
第二、第三
2
A

2
维利系数
V1 r 22
1
A3 
3V1 r 23
Discussion 1

1
2
 RT   A2c  A3c 
c
M


(1) 从纵轴的截距可求聚合
物的相对分子质量
c
RT
M
slope = RTA2
c
(2) 从直线的斜率可计算第
二维利系数
Discussion 2
The second Virial coefficient
1
1
A2  (  1 )
2
2
V1 r 2
Z  2  W12

1 
kT
A2与1相似,也是高分子与溶剂分子间相互作用
的反映,但A2可以直接从实验中得到。它们都与
高分子在溶液中的形态有密切关系。

c
1
1
A2  (  1 )
2
2
V1 r 2
良溶剂
 溶剂
劣溶剂
1
1 
2
1
1 
2
1
1 
2
c
A2 > 0
线团扩张
A2 = 0
无扰线团
A2 < 0
线团紧缩
温度与A2的关系
 
y 1 1 
 T
A2
 1
   1
 2
0
对于同一高分子-溶剂体系,
改变体系的温度, 则有:
T 
T 
T 
1
1 
2
1
1 
2
1
1 
2

A2 > 0
良溶剂
线团扩张
A2 = 0
 溶剂
无扰线团
A2 < 0
劣溶剂
线团紧缩
T
如何测定θ温度和Huggins参数 1 ?
①通过渗透压的测定,可求出高分子溶液的θ温度

1
 RT [  A2 c]
c
M

通过渗透压测定,可以求出高分子溶液的θ温度。即在
一系列不同温度下测定某聚合物-溶剂体系的渗透压,
求出第二维利系数A2,以A2对温度作图,得一曲线,
此曲线与的A2=0线之交点所对应的温度即为θ温度。
②从A2~  1关系可求Huggins参数 1 。
A2  ( 12  1 )
1
Vm,l r 22
3.4 聚合物的浓溶液

增塑 Plasticization


溶液纺丝 Solvent Spinning



PVC adds DOP (Dioctyl phthalate) 邻苯二
甲酸二辛酯
熔融纺丝 Melt spinning
溶液纺丝 Solvent spinning
凝胶 Gel and 冻胶 Gelation
3.4.1 高聚物的增塑(plasticization)



增塑——高聚物中加入高沸点,低挥发性,并能与高聚物
相混容的小分子物质而改变其力学性质的行为。
所用的小分子物质叫增塑剂(plasticizer)
增塑是高聚物改性的一个重要方法,降低聚合物的玻璃
化温度Tg和粘流温度Tf,改善成型加工时树脂的流动性、
即降低粘度。
例如PVC的流动温度接近于分解温度,成型中常加入30~
50%的邻苯二甲酸二丁酯(DOP),这样可以降低它的
流动温度和熔体粘度便于加工。还可改善其耐寒、抗冲性
能,制成软塑料制品(薄膜,胶带,人造革等)。
高聚物的增塑
聚合物
增塑剂
聚氯乙烯
邻苯二甲酸二丁酯DBP,
邻苯二甲酸二辛酯DOP,磷酸三甲酚酯
硝酸纤维素
樟脑,DBP,蓖麻油
醋酸纤维素
DBP,邻苯二甲酸二乙酯,磷酸三苯酯
聚甲基丙烯酸甲酯 DBP
天然橡胶
矿物油,煤焦油
内增塑与外增塑
 外增塑: 即外加增塑剂的方法
 内增塑: 对某些结晶性高聚物或强极性高分子,
采用化学的方法进行增塑,即在高分子链上引
入其它取代基或短的链段,使结晶破坏,分子
链变柔,易于活动,这种方法称为内增塑。
(共聚作用)
增塑剂的选择

互溶性——一般要求增塑剂是高聚物的良溶剂。从热力学角度讲要满
足   1 2 。否则,即使小分子与高分子可用机械方法强行混合,表面上
看来已经混溶,实质上分子间是分散的,不是热力学稳定体系,迟早还
要分相,这样会影响制品的性能。
1

有效性——由于增塑剂的加入,一方面提高了产品的弹性、耐寒性和抗
冲击性,另一方面却降低了它的硬度、耐热性和抗张强度。

耐久性——为了使产品的性能在长期使用下保持不变,就要求增塑剂稳
定地保存在制品中,贮藏和使用过程中损失越少越好,这就要求增塑剂
有高沸点和低挥发性,耐光,耐热,抗氧,化学稳定性好。

低廉无毒——由于增塑剂用量一般较大,所以要求低廉易得,无毒。

有效性——加入的量应尽可能少,对高分子材料的各种性能(力学,热
学,电学等性能)应能兼顾到。
增塑的机理和规律
1、非极性增塑剂-非极性聚合物体系
增塑剂主要通过介入到大分子链间,增加大分子
间距来降低大分子间的相互作用。增塑剂分子体
积越大,增塑效果越好。
2、极性增塑剂-极性聚合物体系
增塑剂主要利用其极性基团与聚合物分子中的极
性基团的相互作用来取代原来的聚合物-聚合物间
的相互作用。
3.4.2 聚合物溶液纺丝

熔融纺丝:将聚合物熔融成流体经冷凝成为纤维。(锦
纶、涤纶)

溶液纺丝:将聚合物溶解在适宜的溶剂中配成纺丝溶
液经凝固成为纤维,又分为湿法和干法。(聚丙烯腈、
聚氯乙烯纤维、聚乙烯醇纤维)

溶液纺丝首先要将聚合物溶解于溶剂中,配制成溶液
(纺丝溶液),湿法纺丝溶液浓度一般是15~20%,
干法纺丝溶液浓度为26~30%。
3.4.3 凝胶和冻胶

1.凝胶——是交联聚合物的溶胀体,它不溶不熔(链间
有化学键交联),并有高弹性。自然界的生物体都是凝胶,
一方面有强度,可以保持形状而又柔软,另一方面小分子
物质能在其中扩散或进行交换,新陈代谢,废物得以排泄
以及吸取所需的养料
2.冻胶——是由范德华力交联形成的,加热可以拆散这种
范氏力的交联使冻胶溶解
①分子内冻胶:如果这种交联发生在分子链内,则这种溶液
是粘度小但浓度高的浓溶液,分子链自身卷曲,不易取向,
在配纺丝液时要防止这种情况发生,否则用这种溶液纺丝
得不到高强度的纤维
②分子间冻胶:如果这种交联发生在分子链之间,则此溶液
浓度大,粘度大,因此我们用同一种高聚物配成相同浓度
的溶液,却可以获得粘度相差很大的两种冻胶
