高分子聚合物中溶剂扩散系数的预测.docx

高分子聚合物中溶剂扩散系数的预测吕宏凌,王保国(清华大学化学工程系,北京100084)摘要:溶剂分子在高分子聚合物中的扩散现象广泛存在于日常生活和工业生产中,对其研究具有普遍意义.Vrentas2Duda模型以自由体积理论为基础,所有参数不需扩散实验测量,由溶剂和高分子的分子性质独立确定,可用于预测高分子聚合物中低相对分子质量溶剂扩散系数.研究Vrentas2Duda模型对典型高分子/溶剂体系中溶剂扩散系数的预测准确性,通过将预测值与实验值比较,评价该模型在不同高分子体系中的适用情况.对处于橡胶态的各向同性高分子聚合物体系,Vrentas2Duda模型能够准确计算除存在氢键以外多数体系的溶剂扩散系数;相对于溶剂互扩散系数而言,溶剂自扩散系数的预测精度更高.关键词:高分子聚合物;有机溶剂;自由体积理论;扩散系数中图分类号:TQ02818文献标识码:A文章编号:0438-1157(2006)01-0006-07Predictionofdiffusioncoefficientsinpolymer2solventsystemsLΒHongling,WANGBaoguo(DepartmentofChemicalEngineering,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China)Abstract:Solventdiffusionphenomenoninpolymericmaterialswidelyexistsinbothdailylifeandindustrialprocesses,thusitisofuniversalsignificancetostudyonit.VrentasandDudaproposedamodelbasedonthefree2volumetheorytopredictdiffusioncoefficientsoflowmolecularweightsolventinpolymericmaterials.Allparametersinthemodelweredeterminedbysolventandpolymermoleculepropertiesrespectively,withoutanydirectdiffusivitymeasurement.UsingtheVrentas2Dudamodel,solventdiffusioncoefficientsintypicalpolymer/solventsystemswerepredictedandcomparedwithexperimentaldataforevaluatingavailabilityofthemodel1Formostamorphousrubberypolymericmaterialsystems,theVrentas2Dudamodelgavesatisfyingaccuracyforcalculatingsolventdiffusioncoefficients,exceptforthecomplicatedsystemswithhydrogenbond1Thiscalculationalsoshowedbetteraccuracyforsolventself2diffusioncoefficientsthanmutual2diffusioncoefficients.Keywords:polymericmaterial;organicsolvent;free2volumetheory;diffusioncoefficient经建立了一些理论模型,用以定量预测溶剂在气体或液体中的扩散系数.由于高分子聚合物体系的复杂性,以及准确测定高分子中溶剂扩散系数的困难,溶剂在高分子聚合物中的扩散研究还处于探索引言溶剂小分子在高分子聚合物中的扩散广泛存在于日常生活和工业生产过程中.迄今为止,人们已Receiveddate:2005-01-07.Correspondingauthor:WANGBaoguo,associateprofessor.E-mail:bgwang@tsinghua1edu1cnFoundationitem:supportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina20276014)andtheMajorStateBasicResearchDevelopmentProgramofChina(2003CB615701).2005-01-07收到初稿,2005-03-21收到修改稿.联系人:王保国.第一作者:吕宏凌(1980—),女,硕士研究生.基金项目:国家自然科学基金项目20276014)和国家重点基础研究发展规划项