聚合物之间相容性.ppt

21聚合物之间相容性的基本特点 溶液热力学回顾 设有X1摩尔的纯组分1和 混合前 摩尔的纯组分2,两者 混合后正好形成一摩尔的 x:摩尔的纯组分1 摩尔的纯组分2 溶液。如右图所示 混合自由焓为 ●由溶液热力学可知 当△G≤0时,体系 1摩尔的溶液x1+x2=1 可自发进行。 AG as(riFi+a242 图75由纯组分1和纯组分2混合形成1摩尔 想溶液时自由焓的变f 21.1二元体系的稳定条件 在恒定温度T和压力P下,多元体系热力学 平衡条件是混合前后的自由焓变化△Gm小于kcm 或等于0。 右图为二元体系混合自由焓△Gm与组分2摩 尔分数X2的关系曲线。定理 组成曲 线是上凹的组成范围内,均相状态是热力学 稳定的或介稳定的 B 证:设此二元体系的组成为P,则AP=x2, △G=PQ。 如此体系分离为组成分别为P和P的两个 相,此两相量的比为PP:PP。其混合自 由焓分别为PQ和PQ。由简单几何关系可 以证明,此两相总的混合自由焓为PQ+ 累混合智洛拿的关系体 如曲线是上凹的点Q位于点Q之上。说明P FQ=△Gm,A1B1-△1,A2B2=△u 点及其邻近区域的均相状态是热力学稳定的 Q)(Fp)+CPQ”)(PP)=(PQ)(PP”+PP”) X,+△G △G (PQ)PP)+(P”Q”)(PP”)=(PQ+)(PP+PP △GmpX2+△GmpX2=△Gmx 图2-2所示情况比较复杂 当组成在A1P或A2P范围内, 均相是热力学稳定状态 △Gm 在P点,对分离为相邻组成的 A2 两相来说,是热力学稳定的。A 但对分离为组成分别是P及P 的两相来说,是热力学不稳定 的。称为介稳状态。 当组成在△Gm曲线两拐点之间 时,均相状态是绝对不稳定的 图2-2组分间具有部分互容性的 元体系混合自 会自发地分为相互平衡的两个 对二元体系,稳定性判据可总结为以下几点 △G (1)若。x0,即△Gm组成曲线是上凹的组成 范围内,均相状态是热力学稳定的或介稳定的 △Gm (2)若 0,即△Gm-组成曲线是上凸的组 成范围内,均相状态是热力学不稳定的 (3)上述两组成的边界条件由=0决定 (4)对大多数低分子二元体系,温度升高时, 不稳定区消失,二拐点重合,在临界点处: a AGm 0 ·相互平衡共存的两相相互重合而形成均相的重合点称为临界点, 临界点相对应的温度成为临界温度,相应的组成称为临界组成 21.2聚合物聚合物二元体系相图 从热力学角度,聚合物之间的相容性就是聚合物之间的相互溶解性,是指 两聚合物形成均相体系的能力。若两种聚合物的混合自由焓△Gm与组成的 关系是图2-1类型的曲线,则可以任意比例形成分子水平均匀的均相体系 称之为完全形容体系;若△Gm组成曲线是图2-2所示的类型,即仅在一定 的组成范围内才能形成稳定的均相体系,则称之为部分相容体系。通常, 当部分相容性程度较大时,称之为相容性好;当相容性程度较小时,称 为相容性差;当相容性程度很小时,称之为不相容或基本不相容 由于聚合物之间的混合熵很小,所以仅当聚合物之间存在很强的相互作用 或者组分自身链段之间的斥力大于组分之间链段的斥力时,才能完全相容 大多数聚合物之间在热力学上是不相容或只有部分相容 1972年 Krause公布了342对聚合物,其中只有33对完全相容,46对部分相 容,其余都是不相容的