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聚合物改性 第三章 第三章 共混改性 共混改性：是聚合物改性最为简单且卓有成效的方法。走与冶金相似的道路，开发聚合物合金（Polymer Alloys） 聚合物共混—— 指两种或两种以上聚合物经混合制成宏观均匀材料的过程。 共混方法：物理共混、化学共混、物理/化学共混 共混改性可以： 提高聚合物的性能。不同共混组分在性能上互补。 改善聚合物的加工性能。 降低聚合物成本的有效途径。 3.1聚合物合金的基本原理 1. 基本概念 以前把物理共混物称为聚合物共混物，现在更认同如下概念： 聚合物合金：有两种以上不同的高分子链存在，这种多组分聚合物体系都称为聚合物共混物或聚合物合金。 聚合物合金化技术的特点: 开发费用低、周期短，易于实现工业化。 易于制得综合性能优良的聚合物材料。 有利于产品的多品种和系列化。 制备方法： 熔融共混 将聚合物加热到熔融到熔融状态共混 溶液共混 将聚合物组分溶于溶剂后进行共混 乳液共混 将两种聚合物乳液进行共混 2.聚合物合金的分类 （1）按热力学相容性 均相聚合物合金 分子级水平互溶体系 PPO/PS 非均相聚合物合金 组分间是分相的 HIPS (2)按组成分类 橡胶增韧塑料 HIPS、PP+EPDM 、PVC+CPE 塑料增强橡胶 SBS、 NBR+PVC 橡胶和橡胶、塑料和塑料 NR/BR、PP/PE (3)按组分间有无化学键分类 物理共混 组分间无化学键 化学共混 组分间有化学键 3.聚合物间的相容性 （1）相容性的基本概念 相容性（Compatibility) 指共混物各组分彼此相互容纳，形成宏观均匀材料的能力。 按相容性程度划分为： 完全相容、部分相容、不相容。 形态反映：按Tg划分（Tg：聚合物的玻璃化转变温度） 完全相容 可形成均相体系 一个Tg 部分相容 为部分互溶的两相体系 两个Tg，但两Tg较原来的接近。 不相容 形成两相体系 ，有两个Tg，与每一个聚合物单独的Tg相同。 对于两相体系，由于许多聚合物对的相容性并不理想，人们总是希望能有尽可能好的相容性。这其中部分相容体系是最具应用价值的体系。 一般都需要采取措施来改善聚合物对之间的相容性。这也称为相容化（Compatibilisation) 另外还有两个概念： 热力学相容性 指聚合物在分子（链段）水平上互溶形成均一的相。（相当于完全互溶） 对于热力学相容体系有: △Gm﹤0 这种情况较难达到。 工艺相容性 热力学不相容体系，有相分离，一相呈微区分散与另一基体相中，动力学上相对稳定，使用中不发生剥离。（相当于部分相容） （2）相容热力学 两相共混体系 △Gm= △Hm-T△Sm 一般两聚合物分子间无特殊相互作用时 △Hm﹥0 （混合吸热） △Sm ﹥0 （混合熵增，但值较小） 一般：T ﹥0 T△Sm ﹥0 要满足△Gm﹤0 需 △Hm ﹤ T△Sm 要满足△Gm﹤0 需 △Hm ﹤ T△Sm 所以 △Hm 要尽量小。 （ 而一般△Hm ﹥ T△Sm △Gm ﹥ 0 ，大多数聚合物对是不相容体系。） Scott以Flory的高分子溶液理论为基础，对简单的二元共混体系进行了定量描述。主要是从 在XA=XB=100时，有图3-2的情况 当XAB=0.01时， △Gm 在整个组成范围内都小于零，曲线1呈现一极小值。体系在整个组成范围内都是均一的相； 当XAB=0.05时， △Gm 在整个组成范围内都大于零，曲线3呈现一极大值。体系在整个组成范围内都高于纯组成A或组成B的自由能，体系不稳定，必然发生相分离； 当XAB=0.03时， 虽然△Gm 在整个组成范围内都小于零，但曲线2此时出现了两个极小值，其对应的组成为Φ’、Φ’’，当体系的总组成Φ ﹤ Φ’ 或Φ ﹥ Φ’’时，体系是均相；当总组成 Φ’ ﹤ Φ ﹤ Φ’’时，体系将分离成Φ’ 和Φ’’两相。这是情况我们称为部分相容体系。 数学上完全相容，需同时满足两个条件： 必要条件 △Gm﹤0， 充分条件 只满足必要条件是部分相容。 对于部分相容体系，曲线上出现了两个极小值（Nˊ和 N〞）和两个拐点（ S ˊ， S〞）。 相分离的临界条件是双节点和旋节点汇合时的条件。 这是有