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聚合物改性 第四章 第四章 聚合物合金的相态结构 4.1相态结构的类型（双组分体系） 1.单相连续结构（海岛结构） 一种组分或一相是连续相（基体），另外的组分以分散相（微区）形式分布于基体中，似海洋中分散的小岛，俗称海岛结构。 连续相：决定材料的基本性能，如模量、强度、弹性等。 分散相：对材料的冲击韧性、气体扩散性、光学性能，传热性能等有较大影响。 从分散相结构特征来看，可分为以下三种情况： ③分散相呈胞状结构、蜂窝状结构。常为接枝共聚物。如HIPS呈如下的蜂窝状结构 2.两相连续结构（海海结构） A、B分相，但两相又是连续的， 主要存在于IPN体系中， A，B两种聚合物都是交联网络，微区尺寸较小，小的可达10nm,分布均匀。 3.两相交错层状结构 嵌段聚合物两组分含量相近时易形成。 如：SBS :S/B=40/60 这种结构的特点是： 没有贯穿整个试样的连续相，而是形成两相交错的层状结构，难以区分连续相和分散相。 4.含有结晶组分的相态结构（相态结构较复杂） 4.2影响相态结构的因素 讨论： 共混物组分处于连续相或分散相受哪些因素影响？ 分散相微区的结构受哪些因素影响？ 1.影响相连续性的因素 ⑴组分比 理论推导有：（以弹性小球为模型） 某组分﹥74% 连续相 ﹤ 26% 分散相 26%～76%之间有不确定性 ⑵熔体黏度 基本规律：黏度低的一相倾向于连续相，黏度高的一相倾向于分散相，即“软包硬”。 ⑷内聚能密度 内聚能密度（ＣＤＥ）分子间作用力大小的度量，一般ＣＤＥ大的组分共混中不易分散，易作分散相。 ⑸聚合工艺 对于本体或溶液接枝共聚体系，一般首先合成的聚合物倾向于形成连续性程度大的相。如少量PB接枝S，静态反应中间成品中，尽管PS 的量大于PB，但PB为连续相，PS为分散相。（PB/St在后阶段，发生相反转，进一步形成蜂窝状结构）。 2.影响微区形态、尺寸的因素 ⑴制备方法的影响 机械共混：常不规则；共聚共混：常为球形。 ⑵相容性的影响 相容性越好，越易分散，两相间的过渡区越宽，界面越模糊，分散相微区尺寸越小。 ⑶分子量的影响 分子量下降，有利于相容。 ⑷黏度 λ= ?2/ ?1 黏度相差越大，分散相粒径越大，越接近、粒径越小。 所以，良好分散效果的基本条件- 两相熔体黏度相差不易悬殊 ⑸工艺条件的影响 一般T(时间）提高，混练时间提高有利减小粒径，但不易过高，过长。 k=剪切应力×分散相粒径/界面张力 作业： 《聚合物改性》书： P45 1、3、9 4.3界面层的结构和特性 在不相容的PA-PB共混体系中除两种聚合物各自的相区外，在两相之间还存在相界面。即存在3种区域结构：A相、B相及界面层。 相界面：指两相（或多相）共混体系相与相之间的界面。 界面层的组成、结构与独立的相区不同，对聚合物共混物的性能，特别是力学性能有重要影响。  1.相界面的形态 界面层内两相 的分子链共存，在这里互相扩散、渗透，形成相间过渡区。 ⑴界面层的宽度 即两种大分子链段在界面相互扩散的程度。 取决于两种聚合物的 溶度参数 相近易扩散，界面层宽； 界面张力 相近，界面张力小，利于相互润湿和扩散 分子量 分子量相近，相互扩散，分子量差别大，单向扩散倾向大 共混工艺 剪切强度，速度提高能减小微区尺寸，进而增大界面宽度等。温度也有促进作用 界面宽度：Φ界=界面层体积/试样总体积 完全相容体系Φ界=1，完全不相容体系Φ界=0， 相容越好，界面越弥散 ，Φ界越大。 对于机械共混体系，微区尺寸为1μm时， Φ界=0.2左右 ⑵界面层组成 界面层的组成与独立的相不同 共混体系中，两相界面分的清，相间作用力弱，体系的力学强度不好。因而改善界面状况，形成一定宽度的界面层是至关重要的。 对于一般机械共混的情况： 选混溶性好、分子量分布宽（含低分子量物）表面张力较小的聚合物共混。 采用增容技术 添加接枝共聚物、嵌段共聚物等，降低两相之间界面能、促进相的分散、强化相间粘结。 增大剪切应力、剪切速率，进而提高两相间相互分散的程度，减小微区尺寸。 2.相界面的效应 ⑴力的传递效应 连续相的外力通过相界面传给分散相，分散相受力变形后，又通过界面将力传给连续相。 ⑵光学效应 制备特殊光学效果的材料。 如PS/PMMA共混，制具有珍珠光泽的材料。 ⑶诱导效应 诱导结晶，避免形成较大的球晶。 3.界面自由