第八章聚合物共混物的结构与性能

第八章聚合物共混物的结构与性能 8 1共混物的概念一共混物的概念机械共混接枝共聚嵌段共聚互贯网络结构 二相容性1 热力学相容热力学角度 任何比例 分子分散 热力学稳定 均相体系2 工艺相容性相互分散 性能稳定 共混 三共混改性特点1 消除弱点 综合性能均衡2 改性剂3 改善加工性能4 制备新型材料 8 2共混体系相容性的表征 1热力学相容 V 混合物总体积Vr 参比体积 混合物中两种聚合物的体积分数m1 m2 以参比体积为基准的两种聚合物的聚合度 12 两种聚合物间的作用参数 2溶解度参数 溶解度参数 聚合物的密度M 重复链节的分子量 Fi 重复链节中各化学基团的摩尔引力常数总和 3 预测两种聚合物相容的步骤A计算每个聚合物的溶解度参数 B计算两聚合物之间的作用参数 12 C计算 12 cr D用 12和 12 cr比较 4 相容性对共混体系性质的影响A完全相容体系 B部分相容体系体系中组分分子存在氢键等特殊相互作用力形成相容体系 体系中溶解度参数接近时形成相容体系 C完全不相容体系共混物的综合性能变差 5 增容剂对聚合物相容性的影响A增容剂定义 是指与两种聚合物组分都有较好的相容性或粘合性 可降低界面张力 增加两种聚合物混容性的物质 B主要的增容剂 C选择增容剂的原则1 AB嵌段或接枝共聚物2 C聚合物上同时带有A和B所特有的极性基团3 特有的极性基团4 聚合物A上接枝聚合物B 聚合物B上接枝聚合物A5 嵌段或接枝聚合物的链段分子量不宜过大 D增容的作用1 降低界面能 使不相容体系在混合时能更好的分散2 使体系具有抵制宏观相分离的能力3 增加相区间的粘合作用 使不同相之间能更好地传递所受到的各种应力的作用 6 共混体系相容性的测定方法 测定共混物薄膜的光学透明度原理 若相容共混物薄膜是均相的 其光学性质也是均匀的 只有一个折射率 因而应是光学透明的 而不相容的聚合物的混合物薄膜则是不透明的 以下几种例外情况也会光学透明1 折光指数相同或相差过小2 薄膜太薄3 分散相尺度小于可见光波长 测定共混物的Tg热力学相容体系只有一个Tg出现两个或多个Tg时体系不相容 动态力学法恢复模量和损耗模量 差示扫描量热法 DSC 注意条件 1 两组分Tg相差不到20 2 两组分浓度差太大 光学显微镜法透射光显微镜反射光显微镜偏光显微镜相差显微镜 电子显微镜法透射电子显微镜 TEM 扫描电子显微镜 SEM 散射方法可见光散射小角X光散射小角中子散射等利用体系对不同波长的辐射的散射 测定体系内部某种水平上的不均匀性 以此推断聚合物的混容性和分散程度 7 改善相容性的方法1 改变聚合物的链结构2 采用嵌段 接枝共聚3 加入增容剂4 互穿网络结构 8 3聚合物共混物的形态结构 一聚合物共混物形态结构的基本类型1 单相连续结构连续相分散相相区 多相聚合物体系中 每一相都以一定的聚集态形态存在 因为相之间的交错 所以连续性较小的相或不连续的相被分成很多的区域 称为相区 按相区形态可分为以下几种 A分散相形状不规则分散相由形状不规则 大小极为分散的颗粒组成 B分散相颗粒较规则分散相形状规则 一般为球形 颗粒内不含或含少量的连续相 C分散相为胞状结构或香肠状结构形态结构较为复杂 分散相颗粒内包含连续相成分所形成的小颗粒 2 两相连续结构互贯聚合物网络 在这种共混物中 两种聚合物相互贯穿 整个样品成为一个交织网络 两相连续 3 两相互锁或交错结构特点是 每一组分都没有形成贯穿整个样品的连续相 当两组分含量相近时常生成这种结构 两相交错成层状排列 难以区分连续相与分散相 S B S 二接枝与嵌段共聚物的形态结构1 接枝共聚物2 嵌段共聚物 三相容性对形态结构的影响PVC PBNBR PVCAN含量 20 左右AN含量 40 分子量分子量分布 8 4聚合物共混物的性能 1共混物性能与组分性能的一般关系 1 均相共聚物 2 单相连续的两相共混物 3 两相连续的共混物 2聚合物共混物的Tg转变 Tg转变的强度有以下规律 1 构成连续相的组分其tg 峰值较大 构成分散相的组分tg 峰值较小2 其它条件相同时 分散相峰值随其含量的增加而提高3 分散相峰值大小与分散相形态结构有关 起决定作用的是分散相的体积分数 当分散相组分重量含量不变时 分散相体积含量越大 其tg 峰值越高4 分散相颗粒的大小对Tg也有影响 当尺寸减小时 tg 峰值下降 3聚合物共混物的力学性能 4聚合物共混物的冲击性能制备高抗冲聚合物共混物需满足以下三个条件 1 Tg2 两相结构3 混容性 5聚合物共混物的热性能Tg非晶热塑性材料橡胶共混物 6聚合物共混物的燃烧性能用聚合物作阻燃剂的优点 1 获得不同阻燃性2 改进其它一些性能3 价廉 毒性低或无毒4 工艺过程较简单 作为阻燃改性剂的聚合物主要有 PVC氯化聚乙烯 CPE 聚苯醚聚苯硫醚等 主要体系有 1 ABS PVC2 ABS 氯化聚乙烯3 PE 氯化聚乙烯4 聚苯乙烯 聚苯醚等 7聚合物共混物的透气性和可渗性透气性 当固体两边的气体压力不同时 气体分子会穿过聚合物从压力较大的一边向压力较小的一边扩散 叫做聚合物的透气性 可渗性 若薄膜两边是浓度不同的溶液 则分子会穿过薄膜从高浓度一边向低浓度一边扩散 聚合物的这种允许溶液中的分子或液体分子穿过的性