聚合物改改性界面.ppt

聚合物共混物界面设计 主要内容 聚合物共混物的界面 ■共混物界面上的扩散与界面层结构 ■改善界面层的方法 不相容聚合物共混物的增容 概述 ■界面对高聚物共混体系和高聚物基复合材料的力学性能起 到非常关键的作用; ■界面能提供应力的传递,又能阻断裂纹的扩展以及在一定 的情况下将以脱粘和滑动摩擦等形式来吸收在承受外力时 所产生的破坏能。 ■研究高聚物多相体系的界面结构、界面的相容性与粘接作 用、界面上的残余应力、环境对界面的作用以及这些因素 对整体力学性能的影响,目的在于弄清关系以便拢到提高 这种材料性能的有效措施。 聚合物共混物的界面 两种聚合物的共混物中存在三种区域结构:两种 聚合物各自独立的相和两相之间的界面层。界面 层也称为过渡区,在此区域发生两相的粘合和两 种聚合物链段之间的相互扩散。界面层的结构, 特别是两种聚合物之间的粘合强度,对共混物的 性质,特别是力学性能有决定性的影响。 界面层的形成 聚合物共混物界面层的形成可分为两个步骤 第一步是两相之间的相互接触; 第二步是两种聚合物大分子链段之间的相互扩散。 ■聚合物大分子链段的相互扩散有两种情况: 若两种聚合物大分子具有相近的活动性,则两大 分子链段以相近的速度相互扩散; 若两大分子的活动性相差很大,则两相之间扩散 速度差别很大,甚至发生单向扩散。 两聚合物大分子链段相 互扩散的结果是两相均会 产生明显的浓度梯度,如 图所示,聚合物1向聚合物 机 2扩散时,其浓度逐渐诚小, 同样聚合物2在向聚合物1 界面层厚度 扩散时,共浓度逐渐减小, 最终形成聚合物共存区 界面层中两种聚合物链段的浓度梯度 1、聚合物1链段浓度 这个区域即为界面层 2、聚合物2链段浓度 两种聚合物共混时,相互接触的界 面层可能出现三种情况 由于具有热力学混溶性的两种聚合物是完全互溶的,两种大分 子链段强烈相互扩散,在强大的机械剪切力作用下,彼此结合 成为一种物质,这时已无相的界面存在,形成单相匀一状态 聚合物的大分子链段相互扩散能力差,仅仅进行接触表面的扩 散,此时界面比较明显。 ■在界面上形成过渡层,大分子链段相互扩散,彼此可以进入对 方内部一定范围,形成在两者界面上一定厚度范围内同时存在 两种大分子链段,通常把这一定的厚度范围称为过渡层。 共混物相界面形态的两个基本模型 (a)不相容体系、或相容性很小的体系,组分与Ⅱ组分之间没 有过渡层。 (b)两相组分之间具有一定相容性,I组分与Ⅱ组分之间存在- 个过渡层。 界面层厚度 界面层的厚度主要取决于两种聚合物 的界面相容性,此外还与大分子链段 的尺寸、组成以及相分离条件有关 不相容的聚合物,链段之间只有轻微 的相互扩散,界面层厚度很小,而且 聚合物之间的相界面很明显。随着聚 庭星 合物的相容性增加,扩散程度增大, 相界面越来越模糊,界面层厚度越来 越大,两相的黏合力增大。完全相容 的聚合物最终形成均相,相界面消失 界面层示意图