混合溶劑中的高分子凝膠中的滲透壓的一般計算

2022-07-30 19:54:14 字數 1768 閱讀 4426

在博文混合溶劑中的高分子凝膠理論推導中,滲透壓計算是按照各組分均勻分布來計算的。在一般情況下,各組分不是均勻分布,那該如何計算滲透壓呢?

對於混合溶劑中的高分子凝膠,由於體積不可壓縮性約束條件,三種組分不是獨立的,我們把獨立組分選為凝膠和一種溶劑。自由能密度為

\begin

\begin

f(\phi_,\phi_3)=&(1-\phi_-\phi_3)\ln(1-\phi_-\phi_3)+\phi_\ln\phi_\\

&+\chi_(1-\phi_-\phi_3)\phi_2 +\chi_(1-\phi_-\phi_3)\phi_3+\chi_\phi_2\phi_3

\end

\end

滲透壓為

\begin

\pi=\phi_2\frac+\phi_3\frac-f(\phi_,\phi_3)

\end

第一項\begin

\begin

\phi_2\frac=&\phi_2\left [-\ln(1-\phi_-\phi_3)+\ln\phi_+\chi_(1-\phi_-\phi_3)-\chi_ \phi_ \\

-\chi_\phi_3+\chi_\phi_3\right ]\\

=&-\phi_2\ln(1-\phi_-\phi_3)+\phi_2\ln\phi_+\chi_(1-\phi_-\phi_3)\phi_2 \\

&-\chi_ \phi_^2-\chi_\phi_2\phi_3+\chi_\phi_2\phi_3

\end

\end

第二項\begin

\begin

\phi_3\frac=&\phi_3\left [-\ln(1-\phi_-\phi_3)-1-\chi_\phi_-\chi_\phi_3+\\

\chi_(1-\phi_-\phi_3)+\chi_\phi_2\right ]\\

=&-\phi_3\ln(1-\phi_-\phi_3)-\phi_3-\chi_\phi_\phi_3-\chi_\phi_3^2+\\

&\chi_(1-\phi_-\phi_3)\phi_3+\chi_\phi_2\phi_3

\end

\end

於是滲透壓為

\begin

\begin

\pi=&\phi_2\frac+\phi_3\frac-f(\phi_,\phi_3)\\

=&-\ln(1-\phi_-\phi_3)-\phi_3-\chi_\phi_\phi_3-\chi_\phi_^2-\chi_\phi_2\phi_3 -\\

&\chi_\phi_3^2+\chi_\phi_2\phi_3 \\

=&-\ln(1-\phi_-\phi_3)-\phi_3-\chi_\phi_3^2-\chi_\phi_^2+g\phi_2\phi_3

\end

\end

其中\begin

g=\chi_-\chi_-\chi_

\end

本體溶液自自由能密度

\begin

f_s(\phi_)=(1-\phi_)\ln(1-\phi_)+\phi_\ln\phi_+\chi_(1-\phi_)\phi_

\end

滲透壓為

\begin

\begin

\pi_s=&\phi_\frac}-f_s(\phi_)\\

=&-\ln(1-\phi_)-\chi_\phi_^2

\end

\end

其他體系的滲透壓計算與此類似。

混合溶劑中的高分子凝膠理論推導

參考資料 the journal of chemical physics 137,024902 2012 高分子凝膠的自由能 f 有兩項,混合項 f 和彈性項 f begin f f f label end 兩種混合溶劑中的高分子凝膠,混合自由能為 begin f frac left v g f p...

混合溶劑中的高分子刷

參考文獻 macromolecules 1994,27,1256 1266 考慮高分子刷,厚度為 h 單根鏈佔據的面積為 sigma 鏈長為 n 兩種溶劑a b與高分子單體大小相同,都為 a 3 並設 a 1 平均一根鏈所佔據的體積為 sigma h 在此體積內a b兩種溶劑的分子數目分別為 n a...

高分子理想鏈的隨機行走模型

原文 m.doi,introduction to polymer physics,1.1.1 random walk model 高分子鏈有大量的內部自由度,例如,聚乙烯分子中繞每個c c鍵的都有乙個轉動自由度,所以高分子能夠取很多種不同的構象,具有很高的柔順性,因此我們可以將一根高分子鏈模型化成一...