高分子溶液

定義和特點

高分子溶液（macromolecular solution/polymer solution）是一種在合適的介質中高分子化合物能以分子狀態自動分散成均勻的溶液的膠體，分子的直徑達膠粒大小。高分子溶液的本質是真溶液，屬於均相分散系。高分子溶液的黏度和滲透壓較大，分散相與分散系親和力強，但丁達爾（Tyndall）現象不明顯，加入少量電解質無影響，加入多時引起鹽析。

形成

高分子化合物在形成溶液時，與低分子量的物質明顯不同的是要經過溶脹（swelling）的過程，即溶劑分子慢慢進入捲曲成團的高分子化合物分子鏈空隙中去，導致高分子化合物舒展開來，體積成倍甚至數十倍的增長。不少高分子化合物與水分子有很強的親和力，分子周圍形成一層水合膜，這是高分子化合物溶液具有穩定性的主要原因。因此高分子溶液是穩定系統。

指高聚物溶解在溶劑中形成的溶液。在高分子科學發展的早期，由於溶液中高分子的尺寸大小與膠體粒子的大小相似，因此高分子溶液曾一度被錯誤地認為是一種膠體溶液，後來很多實驗證明高分子溶液是處在熱力學平衡狀態的真溶液，而且是能用熱力學函式來描述的分子分散的穩定體系。研究高分子稀溶液的性質可以得到高分子的分子量與分子量分布、高分子在溶液中的形態和尺寸大小以及高分子與溶劑分子間相互作用等重要參數。高分子的極稀溶液的減阻作用在流體力學方面得到實際套用。高分子濃溶液在合成纖維生產中的溶液紡絲、乾法紡絲，片基生產中的溶液鑄膜，塑膠的增塑等都有密切的關係。這方面的研究側重在高分子溶液的流變性能與成型工藝的關係。高分子溶液的混合熱、混合熵和混合自由能等熱力學性質的研究和高分子在溶液中的遷移性質（包括高分子溶液的沉降、擴散和粘度）的研究都是高分子溶液基礎研究的重要方面。

高聚物的溶解過程

高聚物的溶解比小分子化合物慢得多。溶解過程分為兩個階段：

高聚物的溶脹

由於非晶高聚物的分子鏈段的堆砌比較鬆散，分子間的作用力又弱，溶劑分子比較容易滲入非晶高聚物內部，使高聚物體積膨脹；而非極性的結晶高聚物的晶區分子鏈堆砌緊密，溶劑分子不易滲入，只有將溫度升高到結晶的熔點附近，才能使結晶轉變為非晶態，溶解過程得以進行。在室溫下，極性的結晶高聚物能溶解在極性溶劑中。

高分子分散

即以分子形式分散到溶劑中去形成均勻的高分子溶液。交聯高聚物只能溶脹，不能溶解，溶脹度隨交聯度的增加而減小。

高分子溶液（特別是那些溶劑的溶解能力較差的溶液）在降低溫度時往往會發生相分離,分成兩相,一相是濃相；另一相為稀相。濃相的粘度較大但仍能流動；稀相比分級前的濃度更低。往高分子溶液中滴加沉澱劑也能產生相分離，高分子的相分離有分子量依賴性，因而可以用逐步沉澱法來對高聚物進行分子量的分級。

高分子在溶劑中溶解度的判定

在一定程度上仍可用極性相近原則來判定高分子的溶解度，即極性大的高聚物溶於極性大的溶劑，反之亦然。更精確一點的方法是通過比較高聚物和溶劑的溶度參數 δ，溶度參數δ 的定義是內聚能密度的平方根，它是物質凝聚態分子間相互作用能的一種量度。當高聚物和溶劑的溶度參數的差值Δδ 較大時（Δδ=|δp－δS|，δp為高聚物的溶度參數,δS為溶劑的溶度參數），高分子就不易溶於溶劑中；如果高聚物與溶劑的溶度參數極為接近，則高分子容易溶於溶劑中。粗略地從目前實驗得到的數據來看，對非極性溶劑來說，可以發生溶解的最大允許的Δδ 值約為±0.8，對極性溶劑來說約為±3.4。由於分子間的相互作用和溶解過程比較複雜，因此用溶度參數來判定溶解性能仍有例外情況（見高聚物內聚能密度）。