1、溶胀平衡法测算交联聚合物的交联密度,交联或网状聚合物,只要交联键不破坏,就不能被溶剂溶解,但交联聚合物仍能吸收大量溶剂而溶胀,形成凝胶。溶胀过程中,有两种作用力在相互竞争: (1)溶剂力图渗入聚合物内部使其体积膨胀; (2)由于交联聚合物膨胀导致网状分子链向三维空间伸展,使交联网受到应力而产生弹性回缩。 当这两种竞争的作用相互抵消、达到平衡时溶胀结束,称达到了溶胀平衡。,溶胀、溶胀平衡,可以根据交联聚合物吸收溶剂的质量或体积定义溶胀度Q:,另外定义溶胀比q:,溶胀度、溶胀比,溶胀平衡方程式,从热力学角度考虑,溶胀平衡时,溶胀体内溶剂的化学位与溶胀体外溶剂的化学位相等,即,溶胀前,溶胀后,1,而
2、溶胀过程中体系自由能的变化由两部分组成:一部分是聚合物与溶剂的混合自由能GMix,另一部分是交联网变形的弹性自由能Gel,所以有:,小 于 0,大 于 0,根据FloryHuggins的晶格模型理论:,而根据橡胶高弹性统计理论:,小 于 0,大 于 0,于是得到交联聚合物溶胀平衡方程式,由于 ,因而有:,式中2是聚合物密度, 是溶剂的摩尔体积, 为网链平均分子量。,由此,若已知聚合物与溶剂的相互作用参数 ,则从交联聚合物的平衡溶胀比q可求得相邻交联点间的网链平均分子量 ;反之若某一聚合物的 已知,也可求得参数 。,交联密度表示法: (1)相邻交联点间的网链平均分子量 (2)交联点密度 摩尔/厘米3,利用溶胀平衡法可近似估计交联聚合物的内聚能密度和溶解度参数。只要将交联聚合物试样置于一系列已知内聚能密度或溶解度参数的溶剂中,测定在确定温度下的平衡溶胀比,根据溶解度参数相近原则,溶胀比最大的溶剂的内聚能密度和溶解度参数应该近似等于聚合物的内聚能密度(CED)和溶解度参数()。,应 用,