溶解度参数和溶解度有什么关系?

如题所述

深入理解:溶度参数与溶解度的密切关系



溶度参数(δ,也称溶剂-溶质参数),自20世纪90年代起便在聚合物物性研究中崭露头角,成为预测高分子与溶剂相互作用的关键参数。在经典的《Properties of polymer》一书中,作者们如v Krevenlen和Hoy,为我们揭示了计算δ的独特方法。对于小分子,其δ值可以通过查阅得到,而对于聚合物,需要基于其分子结构进行细致的拆解分析,而v Krevelen与Hoy的平均算法在计算上更为精确。

在2020年的更新中,Van Krevelen-Hoftijzer法要求我们查阅相关表格,并通过特定公式来计算聚合物的δ值。然而,Hansen溶解度参数(dD, dP, dH)的引入则代表了显著的进步。它不仅考虑了更为全面的分子间相互作用,提高了预测成功率,而且强调了相似向量的相溶性,而非简单的相似性原则。这个理念引入了相互作用半径的概念,进一步提升了预测的准确性。

在实际应用中,预测高分子的溶解度往往依赖于溶质的Hansen球半径(R0)。只有当溶剂的HSP(Hansen溶解度参数)与溶质的球半径R0之间的差(R0-Ra)大于零时,溶解性才有可能。例如,聚氯乙烯(图II)能良好地溶解在那些具有合适HSP的溶剂中,通过计算R0-Ra来判断(图III)。然而,特殊情况也需注意,如大分子可能因溶剂分子尺寸或氢键效应(图V)而影响溶解行为。在单一溶剂不适用时,我们可以考虑混合溶剂,如丙酮与二硫化碳,它们的HSP向量相加(图V)来优化溶解性能。

在讨论HSP参数的误差时,如图VI和VII所示,以PMMA为例,其溶解性评估会受到所选溶剂HSP参数的影响(图VIII)。PMMA的实际HSP与官方值可能存在偏差,这提醒我们,溶解性预测的精度在很大程度上依赖于选择的溶剂和准确的HSP参数。通过深入理解这两种参数之间的关系,我们可以更精准地预测和控制高分子材料的溶解行为。
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