溶解能力

溶解物质的能力

溶剂的溶解能力，简单地说就是指溶解物质的能力，即溶质被分散和被溶解的能力。在水溶液中一般用溶解度来衡量，这只适用于溶解低分子结晶化合物。对于有机溶剂的溶液，尤其是高分子物质，溶解能力往往表现在一定浓度溶液形成的速度和一定浓度溶液的黏度，无法明确地用溶解度表示。

简介

溶剂能溶解聚合物的能力，由于高聚物结构的复杂性，因此高聚物的溶解现象要比小分子复杂，高聚物的溶解过程要经过两个阶段，先是溶剂分子渗入高聚物内部，使高聚物体积膨胀，称为“溶胀”，然后才是高分子均匀地分散在溶剂中，形成完全溶解的分子分散的均相体系，交联高聚物与溶剂接触时，只能溶胀，不能溶解。从热力学方面来说，高聚物溶解过程在恒温恒压下自发进行的必要条件是Gibbs自由能的变化ΔGM<0，即：

通常地ΔSM>0，ΔGM的正负取决于混合热ΔHM的正负及大小。对于极性高聚物的溶解，通常选择极性溶剂，这样高分子与溶剂分子存在强烈的相互作用，溶解时放热（ΔHM<0），使体系自由能降低ΔGM<0；对于非极性高聚物，溶解过程一般是吸热的ΔHM>0，只有在时，ΔGM才能为负。因升温或减小ΔHM才能使体系自发溶解。至于非极性高聚物与溶剂相互混合时的混合热ΔHM可以借小分子的溶度参数来计算，即定义为溶度参数。式中V为溶液的总体积，Φ为体积分数，ΔE/V称为内聚能。因此δ越接近，两种液体越能互溶。δ是表征溶剂溶解能力的物理量。

溶剂的溶解能力

聚合物或树脂在液体中的溶解度，是由液体分子与聚合物或树脂分子之间的分子间作用力的大小决定的。也正是这种作用力，决定了液体之间能否混溶，决定了悬浮于液体中的胶体微粒间的引力作用。分子间作用力对于诸多控制实用涂料性质的因素都有极为重要的影响，因此我们有必要考虑一下它们是如何产生的。分子问作用力有三种：色散力（或称伦敦力）、极化力和氢键。色散力的产生是分子微扰的结果。也就是说，任一瞬间都存在一种短暂而有限的偶极效应，导致分子之间互相吸引。对于烃，这是分子引力的唯一来源。极化力起源于永久偶极之间（Keesom效应）或永久偶极与诱导偶极之间（Debye效应）的相互作用。氢键是有机化学家所熟知的，它是水有反常高沸点的主要原因。当氢原子连在一个电负性原子（如氧原子和氮原子）上的时候，电子密度就会从氢原子转移到电负性原子。因此，氢原子就带上了少许净增的正电荷，电负性原子就带上了少许负电荷。这时，氢原子就会与另一分子中的电负性原子发生作用，形成所谓的氢键。上面这些作用力决定了物质的某些最基本的性质，如汽化潜热、沸点、表面张力、混溶性，当然还包括溶解性能。

溶剂的溶解能力的判断

溶剂的溶解能力，简单地说就是指溶解物质的能力，即溶质被分散和被溶解的能力。在水溶液中一般用溶解度来衡量，这只适用于溶解低分子结晶化合物。对于有机溶剂的溶液，尤其是高分子物质，溶解能力往往表现在一定浓度溶液形成的速度和一定浓度溶液的粘度，无法明确地用溶解度表示。因此，溶剂溶解能力应包括以下几个方面：

1）将物质分散成小颗粒的能力；

2）溶解物质的速度；

3）将物质溶解至某一种浓度的能力；

4）溶解大多数物质的能力；

5）与稀释剂混合组成混合溶剂的能力。

工业上判断溶剂溶解能力的方法有稀释比法、恒粘度法、粘度·相图法、贝壳松脂-丁醇（溶解）试验、苯胺点试验等。

温度对溶解能力的影响

溶解作用除了与体系的物性有关外，外界条件（如温度和压力）的改变，也能促使溶解发生和消失。下图是理想的丙烷-油-沥青体系在不同温度下的等温相图。用它可定性说明溶解度与温度之间的关系。当体系在38℃时，由于外加的能量较小，丙烷与油和沥青在大部分情况下都是互溶的，它只在a-d-c曲线所围成的一个很小的区域内才使这三组分混合物分成二相，见图（a）。当温度升高至60℃，它随着外加能量的增加使分相的区域也随之变大，如图（b）所示。当体系在82℃时，丙烷与油不是在任何比例下都互溶，当油和沥青的比例在相图（c）中的P点时，在不断加入丙烷稀释，直到浓度达到a'b'c’的三角区时，丙烷-油-沥青混合物就出现三相共存。

超临界水（流体）的溶解能力

近临界水和超临界水物性变化相当大。其中，超临界水能与非极性物质（如烃类）和其他有机物以及气体完全互溶，而与无机物（特别是盐类）微溶或不溶。下表对比了超临界水和普通水的溶解度。

超临界水密度和介电常数决定溶解度。无机物在超临界水中离解常数和溶解度很低。此外，超临界水还能与空气、氮气、氧气和二氧化碳等气体完全互溶，由此大大降低或消除了二相间传质阻力，强化了污染物与氧化剂之间的传递混合过程，提高污染物降解效率。

超临界流体是唯一的能替代有机溶剂的新型溶剂。作为输送溶剂不仅将有用成分抽取出来，即萃取剂，而且能将不用成分除去，即洗净剂，还能将目的成分固定化于固体之中（如超临界染色），即固定化溶剂。

在仅靠溶解度差而分离困难的场合，可与其他分离方法复合使用，如吸附分离/趋临界流体分离过程等，如此组合应用的效果更好。

这样，通过适当控制温度和压力，就很容易控制加水分解反应或自由基反应。在这一点上，超临界水作为溶剂，其优越性甚为突出见下图。

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