溶胀是高分子聚合物在溶剂中体积发生膨胀的现象。交联高聚物因吸收一定量溶剂而发生溶胀。当达到溶胀平衡时，其体积与溶胀前体积之比称为溶胀比。溶胀比与温度、压力、高聚物的交联度及溶质、溶剂的性质有关。

外文名

swelling ratio

定义

达到溶胀平衡与溶胀前的体积比

基本概念

溶解和溶胀

高分子的溶解比小分子困难得多，一方面由于分子量巨大，长链分子尺寸与溶剂小分子相差悬殊，扩散能力不同；另一方面由于分子链处于相互缠结状态，分子间作用力强，分离困难。因而高分子溶解过程相当缓慢，常需要几小时、几天，甚至几星期。溶解的过程分为两个阶段，先是溶剂小分子渗透、扩散到高分子之间，削弱大分子间相互作用力，使体积膨胀，此过程称为溶胀。然后链段和分子整链的运动加速，分子链松动、解缠结，达到双向扩散均匀，完成溶解。

溶胀平衡

交联聚合物分子链之间有化学键连接，形成三维网状结构，整个材料可视为一个高分子，只要交联网络不破坏，交联聚合物就不能发生溶解。但是由于网链尺寸大，溶剂小分子也能渗透、扩散到网链之间，使网链间距增大，材料体积膨胀，发生溶胀，最终形成凝胶。

交联聚合物

溶胀过程中，存在两种作用力相互竞争、相互依存的状态：一种是溶剂与聚合物分子的作用力，该力使分子链间相互作用减弱，溶剂渗透进入聚合物内部，使体积膨胀；另一种是由于交联网络膨胀后，网链向三维空间伸展，使构象熵减少，而分子热运动又使网链回缩，产生弹性回缩力，使体积减小。溶胀初期，第一种力占上风，聚合物体积不断膨胀；随着体积膨胀越大，弹性回缩力也越大。当两种竞争力的作用相互抵消、达到平衡，即溶剂的深入、膨胀作用与交联网的弹性回缩作用相等时，溶胀结束，体积恒定，此时称为溶胀平衡。

测试方法

常用重量法测定材料的溶胀比。

将已知量起始凝胶置于指定温度的特定溶剂中，每隔一定时间用绢丝滤网过滤以除去溶胶及被溶解部分，然后称重得溶胀凝胶重。将溶胀后的凝胶再次浸泡于溶剂中( 温度同上 )，隔一定时间过滤并称重。如此反复进行，直至凝胶总质量不变，达到溶胀平衡。最后将达到溶胀平衡的水凝胶干燥至恒重，称重得溶胀平衡时干凝胶重。

溶胀比q按下式计算：

式中，

——试样溶胀平衡时吸收溶剂的体积，mL；

——干凝胶质量，g；

W——试样溶胀平衡时的质量，g；

——溶剂密度，

。