Netsu Sokutei, 30 (4), p. 173, (2003)



Thermodynamic Properties of Polymer Solutions

高分子溶液の熱力学的性質を取り扱う統計熱力学理論として,Flory-Huggins理論,クラスター展開理論,繰り込み群理論,低分子系の液体論の応用としての摂動理論を概説している。かなり長い研究の歴史を持つにもかかわらず,いまだにオールマイティーの理論は存在しない。 Flory-Huggins理論は低濃度で近似が悪くなる。クラスター展開理論では,高次のビリアル係数の計算は困難である。繰り込み群理論を使うと,高次のビリアル係数まで計算できるが,準希薄領域を超えると実験と合わなくなる。摂動理論は,剛直性高分子や低分子量の屈曲性高分子の溶液系について,広い濃度範囲にわたって,その熱力学的性質を説明できるが,高分子量の屈曲性高分子溶液の低濃度領域には適用できない。
Various statistical thermodynamic theories have been presented so far to understand thermodynamic properties of polymer solutions. The basic model and assumptions as well as deficiency of the theories are explained. The famous Flory-Huggins theory is favorably compared with experiment only at high polymer concentrations. The cluster expansion theory for polymer systems successfully calculates the second virial coefficient in dilute polymer solutions but not the higher virial coefficients. The renormalization-group theory makes possible the calculations of the higher virial coefficients, but it is not applicable to concentrated polymer solutions. A perturbation theory extended to polymer solutions is favorably compared with experiment except for high-molecular-weight flexible polymer solutions with low concentrations.