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第八章 高分子共混和复合材料 高分子合金 高分子复合材料 8.1 高分子合金 一、概述 聚合物共混改性是实现高分子材料高性能化、精细化、功能化和发展新品种的重要途径。许多聚合物共混物具有性能优异、加工周期短、价格低廉等特点，已广泛应用于电子设备、家用电器、汽车工业、纺织业、建筑业等方面。发展速度非常快。据报导，80年代塑料工业的年增长率为2％－4％，而聚合物共混物的年增长率为9％－11％，工程塑料共混物的年增长率为13％－17％。以1987年为例，有60％－70％的聚烯烃和23％的其他聚合物是以共聚物的形式进入销售市场的。80年代末以来，塑料合金增长率为11％，单1997午产量就有200万吨左右。 关于聚合物共混的历史可以追溯到1864年，当时Hancock将天然橡胶与古塔波胶混合制成了雨衣，并提出了两种聚合物混合以改进制品性能的思想。 聚合物共混物的初期概念仅限于异种聚合物组分的简单物理混合。20世纪50年代ABS树脂的出现，形成了接枝共聚－共混物的新概念。随着对聚合物共混体系形态结构研究的深入，发现存在两相结构是此种体系的普遍、重要的特征。所以，广义而言，凡具有复相结构的聚合体系均属于聚合物共混物的范畴。这就是说，具有复相结构的接枝共聚物、嵌段共聚物、互穿网络聚合物（IPN）、复合的聚合物，甚至含有晶相和非晶相的均聚物、含有不同晶型结构的结晶聚合物都可以看作聚合物共混物。 1、定义： 聚合物共混，实际上是高分子和高分子的“复合”材料，是指两种或两种以上聚合物通过物理的或化学的方法进行混合而形成的宏观上均匀、连续的固体高分子材料。 在塑料工程界，聚合物共混物通常也称聚合物合金或高分子合金。但在科学研究领域中，大多把具有良好相容性的多组分高聚物体系称为高聚物合金，同时嵌段共聚物和接枝共聚物也包括在内，其形态结构应为均相或微观非均相。 2、共混改性的主要目的 综合均衡高聚物组分的性能，取长补短，消除单一高聚物组分性能上的弱点，获得综合性能较为理想的高聚物材料； 使用少量的某一高聚物可以作为另一种高聚物的改性剂，改性效果显著，如在PS、PVC等脆性材料中加入10％～20％的橡胶类物质，可使它们的冲击强度大幅提高； 改善高聚物的加工性能，将流动性好的高聚物作为改性剂，在不影响其他性能的前提下降低材料的加工温度； 利用共混法可以制备一系列具有崭新性能的新型高聚物材料，如与含卤素等耐燃高聚物共混可制得耐燃高分子材料； 对某些性能卓越，但价格昂贵的工程塑料，可通过共混，在不影响使用要求条件下降低原材料成本。 当前，高聚物共混改性已成为高分子材料科学及工程中最活跃的领域之一，它不仅是高聚物改性的重要手段，更是开发具有崭新性能新型材料的重要途径。 3、高聚物之间的相容性 相容性判据：ΔF = ΔH - TΔS ≤ 0 高分子/高分子混合过程吸热ΔH＞0 混合过程的ΔS ＞0但数值很小 结论：通常高分子/高分子混合体系是不相容的 所以通常共混高聚物是非均相混合物，微观或亚微观上发生相分离，形成所谓“两相结构”，是动力学稳定，但热力学的准稳定状态。 判断相容性的方法有： （1）溶度参数相近； （2）Huggins-Flory 作用参数X1，2 （3）共混薄膜的透明性； （4）相容好的体系只有一个Tg，不完全相容的两相体系有各相自己的Tg。 4、非均相共混高聚物的织态结构 完全不相容—— 宏观上相分离 非均相体系 不完全相容—— 宏观上均相 微观上相分离 ? ? 具有实用意义高分子合金材料 按照相的连续性可分为三种基本类型 单相连续结构，一个相是连续的，另一个相是分散的； 两相互锁或交错结构； 相互贯穿的两相连续结构； 形态结构测定方法： 光学显微镜或电子显微镜直接观察； 测定共混物各种力学松弛性能。 非均相共混高聚物的织态结构 织态结构: 更高层次的一类结构描述不同组分的组成与构成 典型的织态结构模型