依靠溶解度参数相同或相近的原则,并不能准确预测高聚物在某溶剂内是否溶解。这是因为没有考虑到氢键力的作用,在下
表
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列出的溶解度参数仅适用于外极性混合体系,而对于强极性分子体系,就会产生误差。
美国涂料化学家Burrell认为对第一液体有两个因素与液体溶解能力有关。
第一个因素是液体的氢键力。根据氢键力的强弱,Burrell将溶剂定量地分成3组:
1. 第一组:弱氢键(烃类,酯类,氯化烃类,硝基化烷烃);
2. 第三组:中氢键(酮类,酯类,醚类和醇醚类);
3. 第三组:强氢键类(醇类与水)
第二因素是溶解度参数,溶剂的溶解度参数可按溶剂氢键力大小分成3个等级。
1. 强氢键溶解度参数δs
2. 中氢键溶解度参数δm
3. 弱氢键溶解度参数δp
判断是否溶解时,首先确认树脂和溶剂的氢键力大小的等级,然后依据树脂和溶剂在相同氢键等级,由溶解度参数大小是否相同或相近的原则,来判断树脂是否溶解。
Lieberman设想以氢键程度的表征平均值(相对值)来定量氢键力,设定,弱氢键力平均值为0.3。中氢键力平均值为1.0,强氢键力平均值为1.7。且混合溶剂的氢键力的表征平均值,可以用下式计算
混合溶剂的氢键力的表征平均值=φ1A+φ2B+……
其中φ1,φ2——为溶剂A、B在混合溶剂中的体积分数。
A,B——溶剂A,B的氢键力表征平均值。
如E-20的环氧树脂为中等氢健溶解度参数,δm 为8~13,因此可以溶解在中等氢键溶解度参数。即第二组和其相近的溶解度参数相近溶剂内,如醋酸正丁酯,丙酮,乙二醇单丁醚。也可以将70%(体积计算)的二甲苯和30%正丁醇配成混合溶剂。混合溶剂的氢键力的表征平均值=0.7*0.3+0.3*1.7=0.8,而混合溶剂的溶解度参数=0.7*8.8+0.3*11.4=10.5,所以E-20环氧树脂可以溶解在此溶剂中。
常用溶剂的极性顺序:
水(最大) > 甲酰胺> 乙腈> 甲醇> 乙醇> 丙醇> 丙酮> 二氧六环> 四氢呋喃> 甲乙酮> 正丁醇> 乙酸乙酯> 乙醚> 异丙醚> 二氯甲烷>氯仿>溴乙烷>苯>四氯化碳>二硫化碳>环己烷>己烷>煤油(最小)
名称
溶解度参数
氢键值
(cal/cm^3)^1/2
*10^3(J/m^3)^1/2
苯
9.2
18.82
0
甲苯
8.9
18.21
4.5
二甲苯
8.8
18
4.5
乙苯
8.8
18
1.5
Solvesso100
8.6
17.60
-
Solvesso150
8.5
17.39
-
Solvesso200
8.7
17.80
-
石脑油
7.6
15.55
0.0
苯乙烯
9.3
19.03
1.5
正己烷
7.3
14.94
0.0
正庚烷
7.4
15.14
0.0
环己烷
8.2
16.78
0.0
松节油
8.1
16.5
-
三氯甲烷
9.7
19.85
-
二氯乙烷
9.8
20.05
-
1,1,1-三氯乙烷
9.6
19.64
-
氯苯
9.6
19.64
1.5
硝基乙烷
11.1
22.71
2.5
2-硝基丙烷
10.7
21.89
2.5
硝基苯
10.0
20.46
-
甲醇
14.6
29.67
18.7
乙醇
12.9
26.39
18.7
正丙醇
11.9
24.35
18.7
异丙醇
11.5
23.53
-
正丁醇
11.4
23.32
18.7
异丁醇
10.8
22.10
-
仲丁醇
11.1
22.71
-
二丙酮醇
9.2
18.82
13.0
丙酮
9.9
20.25
9.7
环己酮
9.9
20.25
-
异佛尔酮
9.1
18.62
-
名称
溶解度参数
氢键值
(cal/cm^3)^1/2
*10^3(J/m^3)^1/2
丁酮
9.3
19.03
7.7
苯己酮
10.6
21.69
-
甲基正丁基酮
8.5
17.39
8.4
甲基异丁基桐
8.4
17.19
7.7
甲基正戊基酮
8.0
16.37
7.7
甲基异戊基酮
8.3
16.98
7.4
二乙基酮
8.8
18.00
7.7
甲基丙基酮
8.9
18.21
8.0
甲基苯基酮
10.6
21.69
-
二异丁基甲醇
7.8
15.96
8.4
醋酸甲酯
9.6
19.64
8.4
醋酸乙酯
9.1
8.4
醋酸正丁酯
8.5
17.39
8.8
醋酸异丁酯
8.3
8.8
醋酸戊酯
8.5
17.39
9.0
醋酸异戊酯
7.8
15.96
-
乳酸丁酯
9.4
19.23
7.0
γ-丁内醇
15.5
31.71
9.7
乙二醇乙醚
9.9
20.25
13.0
乙二醇丁醚
8.9
18.21
13.0
乙二醇乙醚醋酸酯
8.7
17.8
9.4
二甘醇乙醚
9.6
19.64
13.0
二甘醇丁醚
8.9
18.21
13.0
二甘醇乙醚醋酸酯
8.5
17.39
9.1