第5章-1-共混分解.ppt

聚合物共混物 材料科学与工程学院 李晓萌 概述 聚合物共混物(Polymer Blend)：将数种高分子材料以一定方式混合，形成宏观均匀、具有不同于原组分聚集态结构和性能的新型材料，又称聚合物合金(Polymer Alloy)。 共混与共聚 均为聚合物改性的重要手段 共聚主要形成单相体系(无规、交替共聚)， 共混主要形成多相体系 接枝、嵌段共聚物的结构和性能类似共混物 共混工艺较共聚简单灵活 表示方法不同 共聚物:PEP，ABS，P(BA-St-AA) 共混物:PP/PE(85/15)，PVC/NBR 共混改性的意义： 综合均衡各聚合物性能，获得综合性能好的材料。如将硬而脆的PVC与柔软的NBR共混，在保持拉伸强度基本不降低的同时，可提高冲击强度、疲劳强度等;PP/PE 少量聚合物作为另一聚合物的改性剂:HIPS,PVC/EVA 改善加工性能：如PP纺丝时加入5%的PE，可提高纺丝速度，降低纺丝温度。PI中加入少量PPO后可注射成型。 获得特殊功能：如由于共混物力学松弛时间增加，获得较好的阻尼（减震、隔音）特性；获得美术花纹效果；耐燃材料；硅树脂与其它聚合物共混制得自润滑性材料。 在性能基本保持的前提下降低成本，即通过性价比：如PPO/PS 共混的方法 物理共混法 将不同种类聚合物在混合（混炼）设备中，依靠机械能或热能等物理作用实现均匀分散的方法，包括混合和扩散作用。物理变化为主，伴随一定的力化学过程。 乳液共混 适用于各组分为乳液，且共混物以乳液形式应用的情况或橡胶改性。可作为机械共混的预备阶段。 溶液共混 适用于共混物以溶液状态（粘合剂、涂料、浇注成型）应用的情况。可作为机械共混的预备阶段。工业价值不大，主要应用于基础研究领域。 机械共混 应用范围广，操作容易，设备简单，共混比例易调节。 干粉共混 共混物可直接用于模压、压延、注射或挤出成型；各组分须呈细粉状；操作温度须低于Tm，混合分散效果差。 熔融共混---最具工业价值 对共混组分粒度要求不严格；熔融状态下聚合物间扩散作用使混合效果提高；设备剪切作用导致形成接枝或嵌段共聚物，起增溶剂的作用。 要求各聚合物Tm及Td相近，且在混炼温度下熔体粘度和粘性模量值相近，否则影响混合效果，且剪切力会集中在高模量组分，而导致该组分过度降解。 共聚-共混法 属化学共混法，共聚改善了组分间的相容性，增加相间作用力，性能优于机械共混。 接枝共聚-共混：HIPS、ABS 嵌段共聚-共混 增容原位反应共混 极性、表面能或化学结构相差大的聚合物难以共混，加反应型增容剂，借助原位反应实现均匀共混。 互穿网络聚合物(Interpenetrating Polymer Networks,IPN) 用化学方法将两种或两种以上的聚合物相互贯穿成交织网络的新型复相聚合物共混材料。制备过程为化学法，而相间结合接近机械共混，属物理/化学共混法。通过界面链段的扩散和纠缠达到良好结合 制备方法有：分步法、同步法和乳液法。 ★ 热力学相容性-溶混性(miscibility) 两种聚合物在分子（链段）水平互溶形成均一的相，即两聚合物以链段为分散单元相互混合。 聚合物间的相容性 ★ 工艺相容性(compatibility) 热力学不相容(微观相分离)的体系，动力学相对稳定(两相界面存在过渡层)，宏观均匀，使用过程中不发生剥离现象。 着重从工艺角度评价两聚合物 ★ 不相容 微观和宏观都不均匀的体系。如IIR与NR不管怎样混炼，只能得到相互剥离的体系。 将两种相容性不好而颜色不同的高分子材料混合，可得到木纹、大理石纹、锤纹等美术效果。 聚合物相互作用参数χ12为负值或小的正值，有利于形成相容的共混物 两聚合物的溶解度参数相近，有利于两者相容 两聚合物的热膨胀系数α值相近，有利于两者相容 α值相差愈大，共混过程体积变化愈大。随温度提高，两聚合物自由体积相差愈大 两聚合物分子量越小且相近，有利于两者相容 M小，聚合物自由体积大，△M愈大，两聚合物自由体积相差愈大 相容性预测 相容性决定共混材料的形态结构和使用性能。 决定两相相容性好坏的因素包括：分子间的相互作用力、结构相似性、溶解度参数、是否存在氢键、极性、酸碱作用和电荷转移等。 热力学方法 形态学方法 通过电镜观察连续相和分散相内部微细结构表征。能观察到分散相，热力学不相容；分散相尺寸越小，工艺相容性越好。 分子运动