第四章 高分子的溶液性质

高分子溶液的叙述高分子溶液是由高分子化合物和溶剂组成的混合物。

高分子化合物是一种由重复单元组成的大分子化合物，具有较高的分子量和较大的分子体积。

溶剂是能够溶解高分子化合物并形成均匀溶液的物质。

高分子溶液具有许多独特的性质和应用。

首先，高分子溶液可以通过调节高分子化合物的浓度来控制其流动性。

当高分子化合物的浓度较低时，溶液呈现出较低的粘度，流动性较好。

而当高分子化合物的浓度较高时，溶液的粘度会增加，流动性变差。

这种流变性质使得高分子溶液在涂料、胶粘剂等领域有广泛的应用。

高分子溶液还具有良好的溶解性和溶解度。

由于高分子化合物具有大量的功能基团，可以与溶剂中的分子发生相互作用，从而实现溶解。

另外，高分子化合物的分子量较大，分子体积较大，使得其溶解度较低。

这种溶解性和溶解度的特点使得高分子溶液在药物传输、材料涂层等领域有重要的应用。

高分子溶液还具有较好的稳定性和可控性。

高分子化合物的结构和功能可以通过调节化学反应条件、改变化学结构等方法进行调控，从而实现对溶液性质的调控。

高分子溶液还具有独特的光学和电学性质。

由于高分子化合物具有大分子量和大分子体积，使得高分子溶液在可见光和紫外光区域有较好的吸收和散射性能。

此外，高分子溶液中的高分子化合物可以通过改变其结构和功能实现对电学性质的调控，如电导率、介电常数等。

这种光学和电学性质使得高分子溶液在光电子器件、光学传感器等领域有广泛的应用。

高分子溶液是一种由高分子化合物和溶剂组成的混合物，具有流变性、溶解性、稳定性和可控性等独特的性质和应用。

高分子溶液在涂料、胶粘剂、药物传输、材料涂层、纳米材料制备、聚合物合成、光电子器件、光学传感器等领域有广泛的应用前景。

随着科学技术的不断进步，高分子溶液的研究和应用将会得到更加深入和广泛的发展。

第八章高分子溶液性质及其应用第一部分内容简介§高分子的溶解一.溶解的过程：非交联高聚物：溶胀溶解；结晶高聚物：晶区破坏→再溶解交联高聚物：只溶胀特点：(1) 溶胀→溶解，对结晶高聚物则是先(2) 溶解时间长二.溶剂的选择原则1. 极性相近原则: 非极性体系PS ：苯甲苯丁酮2. 溶度参数相近原则: δ=(ΔE/V)1/2△Fm=△Hm-T△Sm<0T>0,△Sm>0,则△Hm<T「△Sm「△Hm=Vφ1φ2〔(△E/V1)1/2-(△E/V2)1/2〕2V 总体积φ1 φ2 体积分数令(△E/V)1/2=δ则△Hm=Vφ1φ2(δ1-δ2)2若「δ1-δ2「→0 则△Hm越小△Hm-T△Sm<0对于混合溶剂δ=φAδA+φ2δB3.溶剂化原则—广义的酸碱原则如PAN-26（δ=）不溶于乙醇（δ=26)而能溶于甲基甲酰胺—C(O)—NH2—因为C—C(CN)—和CH3—CH2(OH)—都是亲电基团亲核(碱)基团有：CH 2NH 2>C 6H 6NH 2>—CO —N(CH 3)2>—CO —NH>PO 4 >—CH 2—CO —CH 2>CH 2—O —CO —CH 2>—CH 2—O —CH 2—亲电(酸) 基团有：—SO 2OH>—COOH>—C 6H 4OH>—CH(CN)—>—C(NO 2)—>—C(Cl)—Cl> —C(Cl)—§ 高分子稀溶液热力学理想溶液性质△S mi =-R(N 1lnx 1+N 2lnx 2) △H mi =o△F mi =RT(n 1lnx 1+n 2lnx 2)高分子稀溶液(Flory-Huggin 理论)假设(1) 每个溶剂分子和链段占有格子的几率相同 (2)高分子链是柔性的,所有构象能相同思路: △μ→△F →△S m = △H m =一、△S m 的求法设溶剂分子数为N 1链,大分子数为N 2 每个链段数为x 则格子总数为N=N 1+xN 2若已放入i 个链,则i +1个链的放法数为w i +1第1个链段放法为 N-iN 2 第2个链段放法为 NiN N z12--第3个链段放法为Nxj N z 2)1(---第x 个链段放法为Nx xj N z 1)1(+---则i+1个链段放法为1x 2)1(1-+-=+Nz z Wi x N I 个大分子总的放法为 n=∏-=+1122!1N i i w N =!!)1(!12)1(22xN N N N z N x N --- S 溶液=kln n=-k[N 1lnez x N xN N N N xN N N 1ln )1(ln 12212221---+++N 1=0时 S 溶质=-k(N 2lnx+(x+1)N 2lnez 1-) △S m =S 溶液-(S 溶质+S 溶剂)=-k (N 1ln2122211ln xN N xN N xN N N +++)△S m =-R(n 1ln φ1+ n 2ln φ2)二、△H m 的求法△Hm=P 12△ε12 △ε12=ε12-(21ε11+ε12) P 12=[(z-2)x+2]N 2211xN N N +=(z-2)N 1φ2X 1=Tz )2(-△ε12 △H m =RTx 1n 1φ2(1)ΔSm=-R(n 1ln φ1+ n 2ln φ2)其中φ1=211xN N N + φ2=212xN N xN +(2)△Hm=RTX 1n 1φ2 其中X 1=RTz 12)2(ε∆-三、△F m =△H m -T ΔS m=RT[n 1ln φ1+ n 2ln φ2 +n 1X 1φ2 ]四、△μ1的求法△μ1=[P Tn n Fm 2])(1∂∆∂ = RT[ln φ1+ )11(x-ln φ2 +X 1φ2 2] ln φ1= ln(1-φ2)=- φ2-(1/2)φ22△μ1= RT[(-1/X)ln φ2 +X 1-21φ2 2] 而理想溶液 △μ1I =-RTX 2=-RTN 2=-xRTφ2 超额化学位 △μ1E =△μ1-△μ1I△μ1E =RT(X 1-21)φ22 溶解过程判据 五、Θ温度的定义X 1-21=Κ1-Ψ1 Κ1:热参数Ψ1:熵参数定义 Θ=11ψK T/Θ=11K ψΘ温度即为热参数等于熵参数的温度 § 相分离原理∵ 化学位 △μ1/(RT)→φ2 的关系: △μ1=-RT[x 1φ2-(X-21)φ22]产生相分离可能性 (1) φ2↑→φ2c (2) X 1↑→X 1c (3) T ↓→T 1cTP )(221φμ∂∆∂=0 φ2c =x10)(2212=∂∆∂TP φμ X 1c =x121+由X 1-21=Ψ1()1-Tθ当X 1= X 1c 时 T c =)111(1xψ+Θ 相分离时 φ2c =x1X 1c =x121+ T c =)111(1xψ+Θ § 膜渗透压法测分子量纯溶剂的化学位是溶剂在标准状态下的化学位， 为纯溶剂的蒸汽压溶液中溶剂的化学位p 1为纯溶剂的蒸汽压溶液中溶剂化学位与纯溶剂中化学位之差为对于恒温过程有如果总压力的变化值为根据Van’t Hoff方程，对于小分子而言而高分子不服从Raoult定律，则有将Flory-Huggins稀溶液理论中溶剂中化学位表达式代入把展开，在稀溶液中远小于1因为定义第二维利系数为第二维利系数可量度高分子链段与链段之间以及高分子与溶剂之间相互作用的大小。

药学专业知识：高分子溶液的性质及制备高分子溶液剂系指高分子化合物溶解于溶剂中制成的均匀分散的液体制剂，以水为溶剂的高分子溶液又称为胶浆剂。

高分子溶液是分子分散体系，所以是热力学稳定体系。

(一)高分子溶液的性质1.高分子电解质水溶液带电大分子离子为阴离子者带负电荷如海藻酸，而大分子离子为阳离子者带正电荷，如琼脂等。

两性电解质具有等电点，其带电情况与介质的pH有关，如蛋白质，pH值等电点时，带正电;反之，则带负电。

2.亲水性高分子溶液渗透压亲水性高分子溶液与相同摩尔浓度的低分子溶液比较，表现出较高的渗透压。

3.高分子溶液的黏度与分子量高分子溶液的粘性在低浓度时与浓度无关，并可通过粘度法测高分子的分子量，[ ]=KMa4.高分子溶液的稳定性高分子的溶剂化是高分子溶液稳定的主要原因，影响高分子溶液稳定性的因素有：(1)溶液中加入大量电解质、破坏水化膜，使其溶解性能降低，这一过程称为盐析，主要是阴离子起作用。

(2)溶液中加入脱水剂如乙醇、丙酮等，可使其溶解性能降低，脱水析出。

(3)长期放置发生凝结而沉淀，称之为陈化现象。

(4)由于盐、pH、絮凝剂等因素影响，发生凝结而沉淀，称为絮凝现象。

(5)线性高分子溶液在一定条件下产生胶凝，形成凝胶。

(6)相反电荷的两种高分子溶液混合，会因相反电荷中和而产生凝结，这是制备微囊的根据。

(二)高分子溶液的制备高分子溶液的形成要经过由溶胀到溶解的过程，前者称有限溶胀，后者称无限溶胀。

不同的高分子化合物其溶胀、溶解速度不同，加热可加速某些高分子化合物的溶胀与溶解，如：淀粉的无限溶胀过程需加热至60℃-70℃，而制备胃蛋白酶合剂时，需使其自然溶胀。

例题：有关高分子溶液剂的表述，正确的有A.高分子溶液剂系指高分子药物溶解于溶剂中制成的均匀分散的液体制剂B.亲水性高分子溶液与溶胶不同，有较高的渗透压C.制备高分子溶液剂要经过有限溶胀和无限溶胀过程D.无限溶胀过程，常需加以搅拌或加热等步骤才能完成E.形成高分子溶液过程称为胶溶答案：ABCDE。

高分子溶液特点高分子溶液是指由高分子聚合物和溶剂组成的混合物。

高分子溶液具有以下特点：1. 高分子溶液具有高粘度。

由于高分子聚合物分子量大，溶液中高分子链的数量较多，因此高分子溶液的粘度较高。

这使得高分子溶液在流动时阻力较大，流动性较差。

2. 高分子溶液具有高浓度。

高分子溶液中高分子聚合物的含量较高，溶液的浓度较大。

高浓度的高分子溶液在溶剂中形成较为稠密的网络结构，使得溶液的物理性质发生明显变化。

3. 高分子溶液具有非牛顿流动性质。

高分子溶液的流动性质不符合牛顿流体的流动规律，即剪切应力与剪切速率成正比。

高分子溶液的流动性质受到溶液浓度、分子量、分子形态等因素的影响，其流动性质随剪切速率的变化而变化。

4. 高分子溶液具有渗透压效应。

高分子溶液中高分子聚合物的存在会导致溶液的渗透压增加。

渗透压是溶液中溶质分子浓度的一种表现形式，高分子聚合物的溶液具有较高的渗透压，可以引起溶剂分子的流动，产生渗透现象。

5. 高分子溶液具有胶溶性。

高分子聚合物在溶剂中可以形成胶体溶液，即高分子溶液中高分子链相互交织形成三维网络结构。

高分子溶液的胶溶性使得其具有一定的黏弹性和凝胶特性。

6. 高分子溶液的性质受溶剂的选择影响较大。

不同的溶剂对高分子溶液的物理性质和溶解度有着显著影响。

溶剂的选择可以改变高分子溶液的粘度、流动性、溶解度等性质。

7. 高分子溶液的性质可通过调控溶液中高分子聚合物的分子量、浓度和分子结构来改变。

高分子聚合物的分子量越大，溶液的粘度越高；溶液中高分子聚合物的浓度越大，溶液的黏弹性越明显；高分子聚合物的分子结构不同，溶液的流动性质和凝胶特性也会有所不同。

总结起来，高分子溶液具有高粘度、高浓度、非牛顿流动性质、渗透压效应、胶溶性等特点。

这些特点使得高分子溶液在许多领域具有广泛应用，如涂料、胶黏剂、医药、食品等。

通过合理调控高分子聚合物的性质和溶液条件，可以实现高分子溶液的特定应用需求。