聚合物的熔融和溶解教案课件.pptx

1、会计学1聚合物的熔融和溶解聚合物的熔融和溶解=热传导，熔融速率=f（传导）多数高分子材料的成型操作由熔融聚合物的流动组成。为成型操作而进行的准备工作通常包括熔融过程，即聚合物由固体转变为熔体的过程。如滚塑过程第1页/共39页熔融热=接触表面的传导+粘性耗散热。熔融速率=f（热传导+熔体迁移+粘性耗散速率）第2页/共39页例：聚合物在螺杆挤出机中的熔融单螺杆挤出机结构示意图v主控因素:聚合物的物理性质 加工条件 设备的结构参数。v机筒温度较低、螺杆转数较高时，剪切热将占主要地位；v反之机筒的传导热为主要热量来源。单螺杆挤出机结构示意图第3页/共39页熔融=整个体积内将机械能转变为热第4页/共39

2、页第5页/共39页第6页/共39页图5-4 振动力场使分子链产生网格化排列结构图5-3 螺杆作轴向和周向振动的示意图 第7页/共39页第8页/共39页聚合物分子链中随H值的增加，熔点将提高当H值一定时，聚合物的Tm 主要决定于S的变化.图：聚酰胺熔点与酰胺基浓度和链刚性的关系第9页/共39页表：几种主要成纤高聚物的熔点和热分解温度表：几种主要成纤高聚物的熔点和热分解温度第10页/共39页三.聚合物熔融的影响因素要采用高的熔体温度才能使其具有高的熔融速率。S 熔融速率Tm 第11页/共39页结晶度高的聚合物要使其具有很高的熔融速率必须较高的熔体温度。3.聚合物的性质聚合物的比热容越大，熔融速率越

3、小。聚合物的导热系数越大，熔融速率越大。结晶聚合物的熔融潜热越大，熔融速率越小。Tm S 熔融速率第12页/共39页Tm S 熔融速率第13页/共39页第二章第二章 聚合物的熔融和溶解聚合物的熔融和溶解第二节第二节聚合物溶解的基本规律聚合物溶解的基本规律第14页/共39页v溶解：溶质分子通过分子扩散与溶剂分子均匀混合，成为分子分散的均相体系。v一、溶解过程的特点和热力学解释一、溶解过程的特点和热力学解释v聚合物的溶解特点：v慢！第15页/共39页热焓H变化v判据：Fm 0，溶解可以自发地进行。S熵变大分子及溶剂分子均发生空间排列状态和运动自由程度的变化。Fm变化大分子之间以及溶剂之间的作用力大

4、分子与溶剂之间的作用力第16页/共39页第17页/共39页22211112HxHxH极性聚合物在极性溶剂中的溶解过程。v(一一)由热焓变化决定的溶解过程由热焓变化决定的溶解过程*(3)第18页/共39页非极性聚合物在非极性溶剂的溶解过程。第19页/共39页大分子链的结构大分子的化学组成和结构：规整难，官能团的特性：官能团的数量以及其在大分子链上的分布：多，匀难大分子链的柔性：刚性难，PPTA大分子链长度：长度大难分子链的枝化程度：?交联：?分子量分布：?第20页/共39页结晶取向溶剂结构溶剂极性溶剂分子极性基团旁的原子团混合溶剂（纤维素二醋酯在丙酮-水）第21页/共39页mPPSSPSmVVE

5、VEH22121 第22页/共39页21VEmPSPSmVH20.27.121令则：当当时，时，聚合物就不溶于该溶剂聚合物就不溶于该溶剂。选择溶剂常用的规则：尽可能找与聚合物C.E.D.或相近的溶剂。第23页/共39页表5-2混合溶剂的溶解能力体系内聚能密度(J.cm3)单一溶剂的溶解能力混合溶剂的溶解能力2,3碳酸二丁酯607不溶解150160时溶解聚丙烯腈992丁二烯亚胺1150硝基甲烷674不溶解溶解聚丙烯腈992甲酸465丙酮403不溶解很容易溶解聚氯乙烯381二硫化碳419甲苯338不溶解溶解丁腈橡胶370丙二酸二甲酯444第24页/共39页2211222111maxVXVXVXVX

6、v混合溶剂：v两种溶剂的摩尔体积近于相等，第25页/共39页式中：d：色散力的贡献；p、h极性和氢键的贡献。R 不溶2/1222)()()(hshppsppdsdp第26页/共39页第27页/共39页的溶解能力，并在尽可能高的浓度时仍有尽可能低的粘度。第28页/共39页第29页/共39页第30页/共39页第31页/共39页第32页/共39页曲线1变为曲线2。第33页/共39页第34页/共39页CVDJSVD21CCdC)C(DC1Dv式中：JV为扩散物质的体积通量；v 为平均扩散系数；v VS为扩散物质的比容；v 为聚合物溶胀层的厚度；v C为溶剂在聚合物内层与外层的浓差。第35页/共39页提高温度:加速大分子链的扩散速率加速大分子链的扩散速率降低了扩散层的粘度，大分子容易脱离表面层增加了大分子链的柔性增加了大分子链的柔性加速溶胀过程加速溶胀过程加速溶剂扩散加速溶剂扩散速度溶解速度提高溶解速度提高第36页/共39页对于具有上临界混溶温度的体系，提高温度可加速溶解，并使溶解完全；对于具有下临界混溶温度的体系，对于具有下临界混溶温度的体系，提高温度可加速溶解，但却使聚合物的溶解度下降。提高温度可加速溶解，但却使聚合物的溶解度下降。第37页/共39页第38页/共39页感谢您的观看！感谢您的观看！第39页/共39页