高聚物物理性能

辽宁石化职业技术学院教案副页 第五章高聚物的物理性能
第一节高聚物的物理状态
高聚物的聚集态结构，根据链结构的规整性和能否结晶可分为两类： 结晶性高聚物（有规则排列）

非结晶性高聚物（无规则排列）
链段运动——使高聚物具有高弹性
高聚物热运动具有两重性
整个分子链运动——使高聚物象液体一样具有粘 流性
热-机械曲线——形变-温度曲线：表示高聚物材料在一定负荷下，形变大小与 温度的关系曲线。

按高聚物的结构可以分为：线型非晶高聚物形变-温度曲线 结晶态高聚物形变-温度曲线 其他类型的形变-温度曲线三种一、线型非晶态高聚物的物理状态
1.形变-温度曲线
（%）形变
ABCD E

Tb Tg温度（℃） Tf
Tb－脆化温度；Tg－玻璃化温度；Tf－粘流温度
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------1 《高聚物生产技术》

辽宁石化职业技术学院教案副页可分为五个区
A区（玻璃态）：内部结构类似玻璃，大分子不能运动，链段也不能运 动，在除去外力后，形变马上消失而恢复原状，可逆 形变称为普弹性形变。

C区（高弹态或橡胶态）：除了普弹形变外，主要发生了大分子的链段位移（取向）运动。但整个大分子间并未发生相对位移，形变也可以消除，所以是可逆的弹性形变。

E区（粘流态或塑化态）：当施加负荷时，高聚物象粘性液体一样，发生分子粘性流动，大分子能运动，链段也能运动，形变不能自动全部消除，这种不可逆特性，称为可塑性。

B区和D区：为过渡区。其性质介于前后两种状态之间。

物理力学三态		玻璃态	（是一般非晶态高聚物所共有的）
		高弹态
		粘流态

2.非晶态高聚物三种物理状态的力学行为特征和形变机理

状态	力学行为特征	形变机理	应用
玻璃态	断裂伸长率<10% 弹性模量大 形变可逆（普通形变）	键角、键长微改变链段微伸缩 （在原来平衡位置上发生位移）	塑料 Tb<T<Tg
高弹态	断裂伸长率100~1000%弹性模量小	链段发生位移	橡胶 Tg<T<Tf

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------2 《高聚物生产技术》

辽宁石化职业技术学院教案副页

3.三态之间的转变

随温度的变化而逐渐变化过程

玻璃态



高弹态



粘流态

4.注意问题
1/Tg是大分子链段能运动的最低温度，高弹态的出现是链段运动的产物。2/Tg与柔性的关系：柔性大，Tg低，反之。刚性大，Tg高。

3/Tg与Tf的使用价值
Tg是塑料、纤维的最高使用温度
Tf是橡胶的最低使用温度，也是高聚物成型加工温度。

5.线型非晶态高聚物的物理力学状态与相对分子质量的关系

形变（%）	0	1	40	2	80	3 4	5	6	7	8	9
									120		160

温度（℃）
不同相对分子质量的聚苯乙烯的热－机械曲线
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3 《高聚物生产技术》

辽宁石化职业技术学院教案副页二、结晶态高聚物的物理状态
晶态高聚物的形变-温度曲线
1－一般相对分子质量
2－相对分子质量很大
1/结晶态高聚物按成型工艺条件的不同可以处于晶态和非晶态。

2/晶态高聚物的形变-温度曲线可以分为
①一般相对分子质量
结晶高聚物只有两态：
在Tm以下处于晶态，这时与非晶态的的玻璃态相似，可以作塑料或纤维使用；
在Tm以上时处于粘流态，可以进行成型加工。

②相对分子质量很大
高聚物有三种物理力学状态：
温度在Tm以下时为玻璃态，温度在Tm与Tf之间时为高弹态，温度在Tf以上时为粘流态。这时可以进行成型加工，但由于高弹态一般不便成型加工，而且温度高了又容易分解，使成型产品的质量降低，为此，晶态高聚物的相对分子质量不宜太高。

第二节 各种特征温度与测定

高聚物特征温度有：Tg、Tm、Tf、Td、Tb、Ts
一、玻璃化温度
玻璃化转变：玻璃态向高弹态的转变，是高聚物的链段运动被冻结或解冻而引起的聚集态转变（不是热力学相变）
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------4 《高聚物生产技术》

辽宁石化职业技术学院教案副页 转变特征：发生时，高聚物的物理性能如比热、比容、导热系数、弹性模量、折光指数、介点常数、强度等都发生变化，故可用此来间接测Tg。

1.玻璃化温度的定义及应用
定义：是高聚物链段运动开始发生（或被冻结）的温度，Tg表示。

应用：是非晶高聚物作为塑料使用时的耐热温度（或最高使用温度）和作为橡胶使用的耐寒温度（或最低使用温度）。

2.影响玻璃化温度的因素
⑴大分子主链柔性的影响
柔性↑，Tg↓
⑵分子间作用力的影响
分子间作用力的影响↑，则Tg↑。

⑶相对分子质量的影响
数学经验公式来表示：Tg＝Tg∞—K / Mn
说明：Mn小时Mn↑，Tg↑
Mn较大时，Tg变化不大，并趋于某一定值。

⑷共聚的影响
共聚物的玻璃化温度总是介于组成该共聚物的两个或若干个不同单体的均聚物玻璃化温度之间。

接枝共聚物、嵌段共聚物和两种均聚物的共混物，一般都有两个或多个玻璃化温度值。

⑸交联的影响
当交联度不大时，Tg变化不大；当交联度增大时，Tg随之增大。

⑹增塑剂的影响
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------5 《高聚物生产技术》

辽宁石化职业技术学院教案副页 增塑作用：为便于成型加工或改进高聚物的某些物理力学性能，常常在 高聚物中加入某些低分子物质，以降低高聚物的玻璃化温度 和增加其流动。

增塑剂：通常加入的低分子物质多数是沸点高，能与高聚物混溶的低分子液体物质。

⑺外界条件的影响
外力作用的时间、升温的速率对玻璃化温度都有影响。

3.玻璃化温度的测定方法
主要依据：高聚物在发生玻璃化转变的同时，高聚物的物性参数发生变化。

最常用的方法有：热-机械曲线法、膨胀计法、电性能测试法、差热分析法和动态力学法等。

二、熔点
1.熔点的定义与应用
熔点：是在平衡状态下晶体完全消失的温度，用Tm表示。

应用：对于晶态高聚物的塑料和纤维来说，Tm是它们的最高使用温度，又 是它们的耐热温度，还是这类高聚物成型加工的最低温度。

2.小分子结晶物质的熔融过程与晶态高聚物其结晶的熔融过程 熔融过程：从晶相到液相的转变过程。

小分子结晶熔融时：热力学函数有突变（线型为折线）；熔化的温度范围窄（Tm±0.1℃）；熔点与两相的含量无关。

晶态高聚物熔融时：快速升温线型渐进线（非折线）；
熔化的温度范围宽；
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------6 《高聚物生产技术》

辽宁石化职业技术学院教案副页且熔点与两相的含量有关。

即晶态高聚物的熔融过程与小分子结晶的熔融过程只有程度上差异，而无本质上的不同。

最大的差别是：小分子结晶的熔点无记忆性（与结晶的过程无关），而晶态高 。聚物的熔点有记忆性（与结晶的过程有关）
3.影响熔点的因素
Tm是结晶高聚物的最高使用温度，所以Tm越高，对使用越有利。

在平衡熔点时，
F＝△H－T△S＝0
熔点Tm为：Tm＝△H/△S
可知:△H 越大或△S越小，则高聚物的Tm越高。

工业上常用的方法:对结晶性高聚物进行高度拉伸，以使拉伸的结晶完全，进而提高熔点。

4.熔点的测定方法
Tm测定方法:与玻璃化温度的测定方法相同。

三、粘流温度
1.粘流温度的定义与应用
定义：是非晶态高聚物熔化后发生粘性流动的温度，又是非晶态高聚物从高 弹态向粘流态的转变温度，用Tf表示。

应用：是这类高聚物成型加工的最低温度。这类高聚物材料只有当发生粘性流动时，才可能随意改变其形状。因此，粘流温度的高低，对高聚物材料的成型加工有很重要的意义。粘流温度越高越不易加工。

2.影响粘流温度的因素
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------7 《高聚物生产技术》

辽宁石化职业技术学院教案副页柔性越大，Tf越低；反之，刚性越大，Tf越高。

高聚物的平均相对分子质量越大，分子间内磨擦越大，大分子的相对位移越难，Tf越高。

3.粘流温度的测定方法
热-机械曲线法、差热分析法
注意：Tf要作为加工温度的参考温度时，测定时的压力与加工条件越接近越好。

四、软化温度
定义：是在某一指定的应力及条件下（如试样的大小、升温速度、施加外力的方式等），高聚物试样达到一定形变数值时的温度，一般用Ts表示。

应用：是生产部门产品质量控制、塑料成型加工和应用的一个参数。

表示方法：
1.马丁耐热温度
2.维卡耐热温度
3.弯曲负荷热变形温度（简称热变形温度）
五、热分解温度
定义：是高聚物材料开始发生交联、降解等化学变化的温度，用Td表示。应 用：显示了高聚物材料成型加工不能超过的温度。

测定：采用差热分析、热失重、热-机械曲线等方法。

六、脆化温度
定义：是指材料在受强力作用时，从韧性断裂转为脆性断裂时的温度，用Tb 表示。

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------8 《高聚物生产技术》

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第三节高聚物的力学性能

力学性质:研究物体受力作用与形变的关系。

学习目的：为高聚物材料的成型加工打下良好的基础。

一、材料的力学概念
基本概念：外力、内力、形变、应力、应变、强度、泊松比、模量、柔量、抗 张强度、抗弯强度、抗冲击强度、硬度、回弹性、韧性、疲劳等。

材料力学中常用的基本概念

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辽宁石化职业技术学院教案副页

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------10《高聚物生产技术》

辽宁石化职业技术学院教案副页二、等速拉伸及应力-应变曲线

1.非晶态高聚物的应力-应变曲

系服从虎克定律
Y点（屈服点）：即使应力

B点（断裂点）
在拉伸过程中，高分子链的运动分别经过三种情况。

⑴弹性形变
虎克定律：σ＝Eε，斜率E为弹性模量。

此段主要是由分子链内键长、键角的变化所导致的普弹性能，有时也包括高弹性形变。

⑵强迫高弹形变
对常温处于玻璃态的高聚物，本来链段运动是不能发生的，之所以能发生，是由于施以强力，强迫它运动，如果除去外力，由于高聚物本身处于玻璃态，在无外力时，链段不能运动，因而高弹形变被固定下来，成为“永久形变”，因此，屈服强度是反映塑料对抗永久形变的能力。

强迫高弹形变可达300％～1000％。这种形变从本质上说是可逆的。但对塑料来说，则需要加热使温度高于玻璃化温度才有可能消除。

⑶粘流形变

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------11《高聚物生产技术》

辽宁石化职业技术学院教案副页
2.从材料力学性能曲线形状上，可以把非晶态高聚物的应力-应变曲线大致分为六种：
①材料硬而脆，具有高模量及抗张强度，断裂伸长率很小，受力时呈脆性断裂，可做刚性制品，但不宜受冲击，用于承受静压力的材料。如酚醛制品（σB为50MPa）。

基本无屈服伸长，②材料硬而强，具有高模量及抗张强度，断裂伸长率亦较小，
如硬聚氯乙烯。

σ		σ		σ
(1)	ε	(2)	ε	(3)	ε
σ		σ		σ
(4)	ε	(5)	ε	(6)	ε

非晶态高聚物的应力-应变曲线
③材料强而韧，具有高模量及抗张强度，断裂伸长率较大，有屈服伸长。材料受力时，多属于韧性破坏，受力部位会发白，如聚碳酸酯（σB＝66～70MPa，E＝2.4×104，εB≈100％）。

上述三种，由于强度较大，一般可作工程塑料应用。

④材料软而韧，模量低，屈服强度低，断裂伸长率大（200％～1000％），断裂强度亦相当高，用于要求形变较大的材料，如硫化橡胶、高压聚乙烯等。

⑤材料软而弱，低模量，低抗张强度，但仍有中等的断裂伸长率，如未硫化的天然橡胶，在加工过程中（如汽球成型）需利用这些特性，用吹气胀大达到所需要-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------12 《高聚物生产技术》

辽宁石化职业技术学院教案副页求的形状后再硫化，成为④类材料。

⑥材料弱而脆，一般为低聚物，无做材料的应用价值。

可见：强与弱，可以用σB来判断；
硬与软，用E的大小来判断；
韧与脆，用曲线下面的面积大小来判断。

所谓脆性断裂：是指在拉伸时，未达屈服强度而材料就断裂，一般断裂伸长小，因而曲线下面积小，并且断面较平整或有贝壳状；所以韧性的大小可用曲线下面积大小来衡量，它表示材料断裂前所能吸收的最大能量。

E反映单位弹性伸长所需的应力，表示材料的刚性，其单位为MPa。对一般高聚物，E的范围为：橡胶0.1～1.0MPa，塑料10～103MPa ，纤维103～104MPa，低分子晶体103～107MPa 。

2.晶态高聚物的应力-应变曲线
曲线具有更明显的转折，整个曲线有两个转折点，划分为三段三、影响强度的因素
1.相对分子质量及分布的影响
1/当相对分子质量小时，强度随相对分子质量的增高而增大。

2/当相对分子质量足够大时，强度与相对分子质量大小无关，这种破坏称为分子内破坏机理。

2.低分子掺合物的影响
一般会使材料的强度下降。

3.交联、结晶、取向的影响
交联：一般有利于强度的提高；过多交联时，也会造成强度下降。

结晶：一般情况，结晶使高聚物变硬变脆。

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------13《高聚物生产技术》

辽宁石化职业技术学院教案副页 取向：对高聚物的所有力学性能都有影响，最突出的是取向产生各向异性和取向方向的强度。

4.填充物的影响
防止裂缝的增添加活性填料，如补强剂和增强剂等可以提高分子间的结合力，
长。如炭黑对橡胶的补强作用，各种类型的增强塑料。活性二氧化钛对硅橡胶的增强，木粉、棉布、玻璃纤维对热固性塑料的增强等。

5.材料中缺陷的影响
缺陷往往用眼睛是看不见的，但对性质特别是对冲击强度的影响是巨大的。

四、高聚物的松弛性质（松弛现象）
1.松弛现象
物体从一种平衡状态过渡到另一种平衡状态的过程。

常见：应力松弛和蠕变。

（1）应力松弛
在保持高聚物材料形变一定的情况下，应力随时间的增长而逐渐减小的现象。

（2）蠕变
在一定的应力作用下，形变随时间而发展的现象。

能作为结构材料或机械零件作用的工程塑料，均要求蠕变或应力松弛小。2.蠕变 曲线、应力松弛曲线
（1）蠕变曲线
蠕变曲线分为三种类型：
①停止型
作为工程塑料使用的高分子材料，为了保证其长期使用的要求，一般应选-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------14 《高聚物生产技术》

辽宁石化职业技术学院教案副页用具有这类型蠕变的材料，并且蠕变极限值越小越好。

②稳变型
曲线相应于常温下处于高弹态的非晶高聚物
③增长型
曲线相应于常温处于粘流态的非晶态高聚物，发生了粘性流动。

（2）应力松弛曲线
：停止型和减小型。一般对线型的高聚物来说，停止型只是减小型的两种形式
中间阶段，由于松弛所需的时间长，在实验时间内未能明显观察到应力进一步减小的情况，作为工程塑料需要这种类型。

3.影响蠕变、应力松弛的因素
⑴内因——指与高聚物本身的化学及物理结构有关的因素
凡能使大分子间相互作用增大或使链段长度增大的因素，都能使蠕变及应力松弛减小。

⑵外因——指与温度、应力、填料、增塑剂等有关的因素
①温度
温度增高，蠕变速率和数值增大）而且随着温度的升高，蠕变从停止型依次向稳变型、增长型转变。

②应力
应力增大，其效果与温度升高相类似
③填充、增强
有利于降低材料的蠕变值。

④增塑剂
随增塑剂的加入，使材料的塑性增加，因此有利于应力松弛及蠕变的发展。-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------15 《高聚物生产技术》

辽宁石化职业技术学院教案副页4.松弛时间
完成松弛过程所需的时间称为松弛时间。一般用τ表示。τ的定义为： 



Ae

RT

式中τ——松弛时间；
A——常数；
μ——重排位垒；
R——气体常数；
T——绝对温度。

五、复合材料的力学性质
而且能够复合材料是由纯树脂中加入添加剂所组成。这种材料不但加工方便，
满足生产和日常生活上的各种各样要求。

制备复合材料的方法：化学共聚方法和物理方法。

化学共聚方法在本书第二章节介绍，这里重点介绍物理方法，即增塑、增强、填充及高聚物的共混等。

1.高聚物的增塑作用
指能使大分子链的柔性或材料的可塑性增大的作用。

增塑作用可分为：内增塑、外增塑和自动增塑三类。

（1）内增塑作用
是通过改变大分子链的化学结构，以达到增塑的目的。它实际上是化学改性，即通过共聚、大分子反应等化学方法来改变大分子链柔顺性。这种增塑效果是最稳定，如高抗冲聚苯乙烯。

（2）外增塑作用
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------16 《高聚物生产技术》

辽宁石化职业技术学院教案副页在刚性链中加入低分子液体或柔性链的聚合物以达到增塑的目的。

①增塑剂：具有该作用的物质称为。

②增塑剂的增塑作用：降低高聚物的玻璃化温度和粘流温度③增塑作用的机理：增塑剂起了屏蔽作用和隔离作用。

④关于增塑剂的选择原则：
先是增塑剂必须与高聚物材料互溶；
，能长时间保存在制品中；其次是不易挥发（沸点较高）
再有是毒性、颜色、价格等方面。

（3）自动增塑作用
是指非人为加入增塑剂，而是由于某些自动的原因，如高聚物中含有单体、低聚物或混入了杂质、吸收了水分所引起的增塑作用。

2.物材料的增强及填充
（1）增强作用：高聚物中加一些补强剂或增强剂，使其强度得到不同程度的提高，增强塑料在建筑器材、机器零部件、交通工具、电工零件等各方面获得越来越多的应用
热塑性塑料的增强，为了保持能用注塑机、挤出机成型，而多使用天然或合成纤维、玻璃纤维、石棉纤维、玻璃微珠、碳纤维等。工业上最常用的是玻璃纤维。

经过玻璃纤维增强后的材料与纯树脂相比，具有如下性能：
静态强度：如抗张强度、弯曲强度提高2～4倍；
动态强度：耐疲劳性能提高2～3倍；
冲击强度：脆性材料提高2～3倍，韧性材料则变化不大；
蠕变强度：提高2～5倍；
热变形温度：均有所提高，但幅度不大，为10℃～200℃不等，其中无定型树-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------17 《高聚物生产技术》

辽宁石化职业技术学院教案副页脂提高的幅度小，结晶高聚物提高的幅度较大。

线膨胀系数、成型收缩率及吸水率等均下降。

（2）填充：在高聚物材料中加入填充剂的过程。

填充的目：可以是改性，也可以是单纯的降低成本。如使用活性填充剂，即填充剂高聚物材料有较强的相互作用，能使强度提高。如橡胶中填充炭黑后，可以提高轮胎的耐磨性和弹性模量，所以称它为补强剂。对强度无影响的称为非活性填充剂，如碳酸钙、粘土、木屑等。又如用玻璃纤维填充塑料，称为玻璃纤维增强塑料。颗粒状活性填充剂具有交联作用，可以提高材料的强度和刚性。

3.高聚物材料的共混改性
将结构不同的均聚物、共聚物甚至将相对分子质量不同的高聚物，通过一定的方法相互掺混，以获得材料的某些特定性能的方法。

第四节高聚物的粘流特性一、高聚物的流变性
指高聚物有流动与形变的性能。

以及应力和应变的关系来看，可以把从高聚物材料受力后形变与时间的关系，
材料形变分为九种类型。

二、影响流变性的因素
1.相对分子质量及其分布的影响
粘度是液体流动时内磨擦力的表征。对刚性高分子链，其链段的尺寸趋近于整个大分子链的大小，因而平均相对分子质量越大，流动时的有效体积越大，即粘度越大，流动性越小。

2.温度的影响
3.应力的影响
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------18 《高聚物生产技术》

辽宁石化职业技术学院教案副页
三、高聚物熔体流动中的弹性效应
指高聚物熔体（粘弹性流体）在压力下从模具的模口被挤出时，料流立即膨胀，所得挤出物的横截面大于模口截面积的现象（又称出口膨胀现象）。是一种弹性滞后效应，也称巴拉斯效应。

四、熔融粘度测定
测定方法：毛细管粘度计法（包括熔融指数测定仪等）是测量在一定压力下液体自毛细管中流出来的速率；
旋转式粘度法（包括悬锤-杯式、锥-板式或门尼粘度计等），是使一个圆体（筒、锥或盘）旋转在高聚物液体中。

第六节高聚物溶液与相对分子质量
在高聚物的实际生产中，高聚物的分级、相对分子质量的测定、溶液的纺丝、油漆、絮凝剂、分散剂、泥浆处理剂等都是在溶液状态下进行的，而高聚物溶液的性质又与高分子的形态、大分子的相互作用、高分子链的支化程度密切相关，因此对高聚物溶液的研究无论在理论和实际应用上均有重要意义。

高聚物溶液：高聚物以分子状态分散在溶剂中形成的均相体系。是真溶液，由于高聚物本身特征，如分子量很大、多分散性，高分子几何形状有线型、支链型和交联型以及聚集态有晶态、非晶态，因此，高聚物比低分子溶解复杂的多。

一、高聚物的溶解
1.非晶态高聚物的溶解
现象：糖+水→溶解快
苯乙烯+苯→溶解慢，并且要先溶胀形成透明胶冻物质，然后溶解。

分析：小分子溶解

水



糖 分子大小相似，运动速度为相同数量级，双向扩散相互

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------19《高聚物生产技术》

辽宁石化职业技术学院教案副页钻入对方的空穴。

高聚物溶解

苯乙烯



苯 分子大小相差悬殊，小分子几个A，大分子

100—1000A，运动速度相差大，只能单方向扩散。

大分子扩散速度比小分子扩散速度低，所以小分子能 迅速向高聚物扩散，故高聚物溶解之前体积膨胀（溶 。胀），相互扩散，形成溶液（溶解）
（1）溶解过程三个阶段：
三种运动单元：溶剂分子、高分子链段和整个高分子链
前期：部分链段松动
中期：大部分链段松动，溶剂分子不断深入高分子链之间，使高聚物的体 积膨胀，即溶胀，但大分子还不能脱出整体进入溶剂中。

后期：大分子脱离整体进入溶剂中，形成均相溶液。

（2）溶解的过程图示

溶胀 溶解（a）

运动单元：溶剂分子 溶剂分子 溶剂分子 部分链段落 大部分链段 所有链段 少部分高分子 所有高分子（b） 溶胀

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------20《高聚物生产技术》

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非晶高聚物的溶解过程
（a）线型非晶高聚物的溶解过程
条件：溶剂足够
特点：慢，无限溶胀（溶解）
体系运动单元：溶剂分子、链段、大分子链
（b）网状高聚物的溶胀
条件：溶剂足够
特点：慢，有限溶胀（不溶解）
体系运动单元：溶剂分子、链段
总之，非晶高聚物的溶解过程中，最关键的步骤是溶胀（swelling）。

2.结晶高聚物的溶解
缩聚而得——极性结晶高聚物 分两类

加聚而得——非极性结晶高聚物
（1）非极性结晶高聚物的溶解
首先要加热到熔点附近，使结晶熔化，成为无定型的液态，再按上述溶解过程溶解。如低压聚乙烯在四氢萘中要在120℃，全同立构或间同立构聚丙烯在十氢萘中要在130℃才能很好溶解。

（2）极性结晶高聚物
要选择合适的强极性溶剂，在常温下就可以溶解。

：发生溶剂化作用，如聚酰胺在室温下可溶于苯酚、甲酚、40％的硫酸原因
与60％的甲酸等溶剂中；聚乙烯醇溶于水。

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3.高聚物溶液的一般特性

（1）高聚物溶解过程比小分子物质要缓慢得多。

（2）高聚物溶液的粘度要比同浓度的小分子溶液粘度大得多。

大多数高聚物浓溶液都能抽丝成膜。如聚乙烯醇薄膜、人造丝、维尼纶丝、电

影胶片等产品都是通过高聚物溶液来抽丝或成膜的。因此，高聚物浓溶液具有很大

的工业意义。

（3）高聚物溶液与小分子溶液一样都遵循宏观热力学规律，能用各种热力学

函数来描述溶液的平衡状态。

4.聚电解质溶液

在结构单元上含有可离解基团的一类高聚物称为聚电解质（polyelectrolyte）。

聚电解质可以用作絮凝剂、分散剂、催化剂、增稠剂、泥浆处理剂；这类高聚物经

过适当处理，还可以用作吸水性高分子材料，用在农业可以增加土壤的滳情。

二、溶剂的选择

1.极性相似原则

极性高聚物溶解于极性溶剂之中，非极性高聚物溶解于非极性溶剂之中；极性

大的高聚物溶解于极性大的溶剂之中，极性小的高聚物溶解于极性小的溶剂之中。

2.溶剂化原则

溶剂化作用：是指溶质与溶剂接触时，溶剂分子对溶质分子相互产生作用，此

作用大于溶质之间的分子内聚力，使溶质分子彼此分离而溶解于溶剂中的作用。

3.溶解度参数相近原则（内聚能密度相近原则）

一般选择时，只要|δ1－δ2|＜1.5

上述三个原则，在应用时不能只考虑其中一个原则，要考虑各种因素（如结晶、

氢键等）对溶解的影响，同时还要配合试验结果，才能选出合适的溶剂。

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------22

《高聚物生产技术》

辽宁石化职业技术学院教案副页此外，还必须考虑溶解的目的、工艺要求、经济、技术等问题。

如作为油漆使用的高聚物溶解时→挥发性要好，否则油漆不易干燥，影响生产，影响质量。

作为增塑剂来用的溶剂→其挥性一定要小，以确保增塑剂长期保留在高聚物中，使其性能稳定。

作为测定高聚物相对分子质量的溶剂→尽量选择室温就可以溶解的，对测定结果无干扰的溶剂，以便于进行测定。

三、高聚物稀溶液的粘度
1．高聚物稀溶液粘度的表示方法
高聚物稀溶液粘度有以下四种表示方法。

（1）相对粘度（ηr）

	
r	0

式中：η——溶液的粘度；
η0——纯溶剂的粘度。

意义：表示溶液粘度比溶剂粘度的大多少倍（无因次）。

（2）增比粘度（ηsp）

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------23《高聚物生产技术》

辽宁石化职业技术学院教案副页

意义：表示浓度为C时，单位浓度对“比浓粘度”所做贡献，其数值随浓度

不同而变化（其因次是浓度单位的倒数）。

（4）特性粘度［η］

意义：表示当浓度趋于零时的比浓粘度。即单个分子对溶液粘度的贡献，是

反映高分子特性的粘度值不随浓度而改变（其因次是浓度因次的倒数）。

2.影响高聚物稀溶液粘度的因素

（1）高聚物稀溶液浓度与粘度的关系

可用哈金斯经验公式表示：

（2）高聚物相对分子质量的影响

可用马克-豪温方程表示：

式中：K——是取决于测试温度和相对分子质量范围的常数；

α——是取决于溶液中高分子链形态的参数。