膨润(溶胀),当弹性
凝胶和
溶剂接触时,便自动吸收溶剂而膨胀,体积增大,这个过程叫膨润或溶胀。有的弹性凝胶膨润到一定程度,体积增大就停止了,称为有限膨润。例如,木材在水中的膨润就是有限膨润。有的弹性凝胶能无限的吸收溶剂,最后形成溶液,叫无限膨润。例如,牛皮胶在水中的膨润就是无限膨润。
由于高分子的
相对分子质量大且具有多分散性,分子形状有线形、支化和交联的不同类型,
聚集态结构有结晶态和非结晶等类型,因此,高分子的溶解现象比小分子化合物复杂得多。
高分子的溶解是一个相对缓慢的过程,可分为膨润和溶解两个阶段,膨润是指溶剂分子扩散进入高分子内部,使其体积膨胀的现象。膨润是高分子材料特有的现象,其原因在于溶剂分子与高分子尺寸相差悬殊,分子运动速度相差很大,溶剂分子扩散速度较快,而高分子向溶剂中的扩散缓慢。因此,高分子溶解时首先是溶剂分子渗透进入高分子材料内部,使其体积增大,即膨润。随着溶剂分子的不断渗入,膨润的高分子材料体积不断增大,大分子链段运动增强,再通过链段的协调运动而达到整个大分子链的运动,大分子逐渐进入溶液中,形成热力学稳定的均相体系,即溶解阶段。
②有限膨润:对于
交联聚合物以及在不良溶剂中的线形聚合物来讲,膨润只能进行到一定程度为止,以后无论与溶剂接触多久,吸入溶剂的量不再增加,而达到平衡,体系始终保持两相状态。用
膨润度Q(即膨润的倍数)表征这种状态,用平衡膨润法测定之。
由于高分子的长链分子量大, 所以当把高聚物浸入溶剂中时,高聚物不是马上溶解,其溶解过程一般分为两个阶段: 首先是分子量小、
扩散速率快的溶剂分子向高聚物中渗透, 使高聚物
体积膨胀, 即膨润。然后才是高聚物分子向溶剂中扩散,溶解。这就是说,在高聚物的溶解过程中,要先经过膨润阶段,然后才能溶解。