Quá trình hồ tan Polymer được coi như là quá trình trộn lẫn nĩ với dung mơi:
1. Sự trương và hồ tan: + + X X Me H2O H2O Dung dịch P cĩ tạp chất A B A B AA;BB : màng bán thấm
Một Polymer chỉ tan trong một số dung mơi nhất định, trước quá trình hồ tan bao giờ cũng xảy ra hiện tượng trương. Sự trương khơng chỉ là sự thấm của các phân tử dung mơi vào pha Polymer lấp đầy các lỗ hỗng hoặc xốp trong mạng lưới mà cịn xảy ra sự tách các mạch Polymer làm thay đổi cấu trúc của nĩ dẫn đến việc thay đổi thể tích mẫu. Hiện tượng trương cĩ thể chia làm 2 loại:
Trương giữa các các cấu trúc: dung mơi chui vào khoảng trống giữa các cấu trúc. Trương bên trong cấu trúc: dung mơi thấm vào bên trong các cấu trúc.
Trương cĩ thể là trương cĩ giới hạn hoặc khơng giới hạn.
a/ Trương khơng giới hạn:
Là sự trương cĩ thể dẫn tới sự hình thành dung dịch (nĩ bao gồm 2 hình thành ở trên). Muốn cĩ sự trương khơng giới hạn thì Polymer phải cĩ ái lực với dung mơi.
b/ Trương cĩ giới hạn:
Chỉ là sự tương tác giữa Polymer với chất lỏng thấp phân tử. Nĩ được giới hạn bởi giai đoạn hấp thụ dung mơi của mạng lưới Polymer. Các phân tử Polymer khơng hồn tồn bị tách rời nhau nên 2 pha được hình thành: dung dịch của chất lỏng thấp phân tử trong Polymer và một pha là dung mơi nguyên chất (nếu Polymer hồn tồn khơng tan) hoặc là dung dịch Polymer lỗng. Hai pha này cĩ bề mặt phân chia rõ rệt và tồn tại cân bằng.
Đối với Polymer mạch thẳng, quá trình trương cĩ giới hạn cũng giống như quá trình trộn lẫn cĩ giới hạn của các chất lỏng. Ơí những điều kiện xác định (áp suất, nhiệt độ...) Polymer cĩ thể trương giới hạn nhưng nếu các điều kiện đĩ thay đổi thì sự trương cĩ thể chuyển thành khơng giới hạn.
2. Đánh giá mức độ trương: 0 0 0 m m m− = α 0 0 V V V− = α α: mức độ trương
m0: khối lượng trước trương V: thể tích
Độ trương phụ thuộc vào thời gian và cĩ thể cĩ 2 trường hợp:
3. Các yếu tố ảnh hưởng đến dung dịch và độ trương của Polymer :
Cĩ 7 yếu tố:
- Bản chất của Polymer và dung mơi: Polymer và dung mơi cĩ độ phân cực càng tương xứng với nhau hoặc cấu tạo càng tương xứng với nhau thì khả năng trương hoặc hồ tan càng lớn. Tuy nhiên một số Polymer phân cực mạnh chỉ cĩ thể trương đến một phạm vi giới hạn trong các dung mơi phân cực mạnh do mạch của nĩ quá cứng.
- Độ mềm dẻo của mạch Polymer :
Polymer càng mềm dẻo thì càng dể hịa tan, đối với những polymer mạch cứng tốc độ hịa tan sẽ giảm.
- Trọng lượng phân tử của Polymer : M tăng thì khả năng hịa tan sẽ giảm, thậm chí những Polymer cĩ M thấp cĩ thể trộn lẫn với những chất lỏng mà Polymer cĩ M cao khơng thể trộn lẫn. Lợi dụng tính chất này để tách các Polymer đồng đẳng thành các Polymer cĩ độ đa phân tán thấp.
- Thành phần hố học của Polymer :
Khi thành phần hố học của P thay đổi thì độ trương và hồ tan cũng thay đổi.
Ví dụ: cellulose nitrate tồn tại 10 đến 12% nitơ sẽ tan trong acetone nhưng cellulose trinitrate chỉ bị trương trong acetone.
- Cấu trúc tinh thể của Polymer:
α t 2 1 1: lúc đầu độ trương lớn 2: lúc đầu độ trương bé
Polymer tinh thể hồ tan kém hơn Polymer vơ định hình. - Liên kết ngang hố học:
Mật độ liên kết ngang thưa thớt thì Polymer chỉ trương cĩ giới hạn. Nếu tiếp tục tăng mật độ liên kết ngang thì sẽ mất khả năng trương hoặc trương rất ít.
- Nhiệt độ: Đa số các Polymer , khi tăng nhiệt độ thì độ hồ tan giảm.
