第九章 聚合物合金.ppt

第九章　聚合物合金(Polymer Blend) 9.1 概述 9.2 聚合物共混物的相容性 9.3 聚合物共混物的形态结构 根据二相“软”、“硬”情况可以也分四类： 1） 分散相软（橡胶）-连续相硬（塑料） 例如：橡胶增韧塑料（ABS、HIPS、 PVC+CPE、PP+EPR 等） 2） 分散相硬-连续相软 例如：热塑性弹性体（SBS） 3） 分散相软-连续相软 例如：天然橡胶与合成橡胶共混 4） 分散相硬-连续相硬 例如： PC＋PE 、PPO（PC）＋PS等 9.4 聚合物共混物的性能 聚合物共混物力学性能最突出的是使用橡胶等弹性体对塑料进行增韧. 例1 ABS是由连续相AS（丙烯晴-苯乙烯共聚）塑料（透明）和分散相SBR（丁苯橡胶）（不透明）接枝共聚，ABS是不透明的。 例2 PMMA韧性不足，将MMA和B、St共混后获得MBS塑料，抗冲击强度提高很多但成为不透明的材料。如果严格调节二相各自的共聚组成。使两相的折射率相接近，就可得到透明的MBS塑料。 例3 SBS塑性弹性体：分散相（硬）-PS塑料；连续相（软）-PB橡胶。PS作为分散相分散在PB橡胶连续相中。当分散相尺寸很小，不影响光线通过，也可以是透明的。 例1 对于有些塑料，为了增加韧性，采用加增塑剂的办法。例如PVC，采用增塑的办法获得适当的韧性，但同时增塑使得Tg下降，降低了塑料的使用温度。 例2 橡胶增韧塑料HIPS，由于在PS塑料中加入了橡胶组分（顺丁、丁苯橡胶），所以抗冲性大大提高（韧性大大提高），但却不降低使用温度。 橡胶增韧塑料可大幅度提高韧性而又不降低使用温度，这是共混高聚物的突出优点之一。 聚合物合金形态结构的基本类型 均相体系，如果共混的聚合物之间形成了分子水平的相容，在热力学上是完全相容的，则就会形成均一的，不分相的体系。 单相连续结构，是指聚合物共混物中两相或多相结构中只有一相是连续的，称为基体，其他的相分散在连续相中，称为分散相。由于相之间的交错，分散的相会被分为许多微小的区域，这种区域称作相畴或微区。单相连续的形态结构又因分散相含量和相畴的形状、大小以及与连续相的结合情况不同而表现为多种形式。 聚合物合金形态结构的基本类型 两相交错或互锁结构，共混体系的组分都没有形成贯穿整个体系的连续相，嵌段共聚物发生旋节分离以及当两嵌段组分含量相近时常易形成这种形态结构，聚合物共混物发生相逆转时也会形成这种结构。 组分A增加，组分B减少 左边是垂直于薄膜表面的切片，右边是平行于薄膜的切片。 SBS嵌段共聚物，S/B=80/20，PB形成球状分散 SBS嵌段共聚物，S/B=60/40，PB以圆棒状分散在PS中 SBS嵌段共聚物，S/B=40/60，层状交替排列 聚合物合金形态结构的基本类型 两相连续结构，两种聚合物网络相互贯穿，使得整个 共混物体系成为交织的网络。 影响聚合物共混物形态结构最重要的因素是共混物间 的相容性， 聚合物共混物的热力学相容性决定的是共混物形态结构的发展趋势和最终平衡结构。而平衡结构是否能够达到以及达到的程度就要取决于聚合物的相分离的动力学。 聚合物合金形态结构的基本类型 9.4.1 力学性能 LDPE：加入聚氧化乙烯、EVA或橡胶等； HDPE：加入PA12； PP（冲击强度和低温韧性较差）：加入氢化苯乙烯-乙烯-丁二烯嵌段橡胶（SEBS），SEBS形成分散相； PS（脆性）：加入丙烯晴、丁二烯进行接枝共聚，形成HIPS或ABS；丁晴橡胶与AS共混得到ABS；还有SBS； 增韧机理 橡胶等弹性体的主要增韧机理包括以下三方面： 引发和支化大量银纹并桥接裂纹两岸； 引发基体剪切形变形成剪切带； 在橡胶颗粒内部及表面产生空穴，伴之以空穴之间 聚合物链的伸展和剪切，并导致基体的塑性变形。 增韧机理 ROF增韧机理有两种 ： 冷拉机理，适于相容性较好的体系，共混物能量的吸收被 认为是刚性球粒在基体的高静压下变韧，拉伸时变韧的刚 性粒子因受拉导致在赤道面位置受到大的压应力作用而产 生伸长，并协调连续相基体产生同样的变化； 空穴增韧机理，适于相容性不好的体系，分散相ROF以规 整的球状均匀分散在基体连续相中，两相间有明显的界面， 甚至分散相周围存在空穴；受冲击时界面易脱粒而形成微 小的空穴，这些空穴易发生剪切而吸收能量，也可诱发基 体产生银纹而吸收能量。从而提高了冲击强度。 增韧机理 RIF增韧机理: 认为无机刚性粒子均匀分散在树脂基体的连续相中，在 受外力作用时，无机刚性粒子可以起到应力集中中心的 作用，粒子引发大量的银纹，使得周围的树脂基体产生 了塑性形变，吸收大量的冲击能；此外无机刚性粒子对 银纹的发展还有阻碍和终止作用；进而可以起