[科普中國]-膨潤

膨潤（溶脹），當彈性凝膠和溶劑接觸時，便自動吸收溶劑而膨脹，體積增大，這個過程叫膨潤或溶脹。有的彈性凝膠膨潤到一定程度，體積增大就停止了，稱為有限膨潤。例如，木材在水中的膨潤就是有限膨潤。有的彈性凝膠能無限的吸收溶劑，最后形成溶液，叫無限膨潤。例如，牛皮膠在水中的膨潤就是無限膨潤。

簡介由于高分子的相對分子質(zhì)量大且具有多分散性，分子形狀有線形、支化和交聯(lián)的不同類型，聚集態(tài)結(jié)構(gòu)有結(jié)晶態(tài)和非結(jié)晶等類型，因此，高分子的溶解現(xiàn)象比小分子化合物復雜得多。

高分子的溶解是一個相對緩慢的過程，可分為膨潤和溶解兩個階段，膨潤是指溶劑分子擴散進入高分子內(nèi)部，使其體積膨脹的現(xiàn)象。膨潤是高分子材料特有的現(xiàn)象，其原因在于溶劑分子與高分子尺寸相差懸殊，分子運動速度相差很大，溶劑分子擴散速度較快，而高分子向溶劑中的擴散緩慢。因此，高分子溶解時首先是溶劑分子滲透進入高分子材料內(nèi)部，使其體積增大，即膨潤。隨著溶劑分子的不斷滲入，膨潤的高分子材料體積不斷增大，大分子鏈段運動增強，再通過鏈段的協(xié)調(diào)運動而達到整個大分子鏈的運動，大分子逐漸進入溶液中，形成熱力學穩(wěn)定的均相體系，即溶解階段，如下圖所示。

分類膨潤有兩種：

①無限膨潤：線形聚合物溶于良好的溶劑中，能無限制吸收溶劑，直到溶解成均相溶液為止。所以溶解也可看成是聚合物無限膨潤的結(jié)果。

例：天然橡膠在汽油中；PS在苯中。

②有限膨潤：對于交聯(lián)聚合物以及在不良溶劑中的線形聚合物來講，膨潤只能進行到一定程度為止，以后無論與溶劑接觸多久，吸入溶劑的量不再增加，而達到平衡，體系始終保持兩相狀態(tài)。用膨潤度Q（即膨潤的倍數(shù)）表征這種狀態(tài)，用平衡膨潤法測定之。

膨潤過程聚合物溶解時必須先經(jīng)過吸收溶劑從而使聚合物膨脹的過程。聚合物溶解時先膨潤的原因是：

1、聚合物蜷曲的形狀能提供溶劑分子擴散進去的空間；

2、溶劑分子較小，擴散速度較快，在聚合物擴散至溶劑中引起它溶解之前，溶劑分子已擴散到聚合物分子間引起它的膨潤。

由于高分子的長鏈分子量大， 所以當把高聚物浸入溶劑中時，高聚物不是馬上溶解，其溶解過程一般分為兩個階段： 首先是分子量小、擴散速率快的溶劑分子向高聚物中滲透， 使高聚物體積膨脹， 即膨潤。然后才是高聚物分子向溶劑中擴散，溶解。這就是說，在高聚物的溶解過程中，要先經(jīng)過膨潤階段，然后才能溶解。1

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

魏大勇 - 副教授 - 西南大學