互穿聚合物网络教学课件2

互穿聚合物网络3.4互穿聚合物网络互穿聚合物网络(interpenetratingpolymernetworks,IPN)是两种聚合物以网络的形式互相贯穿的聚集态结构,在互穿聚合物网络当中至少有种聚合物是合成交联的,另一种聚合物与前一种聚合物没有共价键结合而是贯穿与前一种聚合物的网络之中■IPN在溶剂中能溶胀不能溶解,且不能蠕变和流动■大多数的IPN是两相系统,橡胶相+塑料相,能产生或者是高抗冲或者是增强效应,产生哪种效应依赖于连续相图3-14互穿网络聚合物3.4互穿高分子材料网络PN的概念可追溯到1951年,而IPN(interpenetratingpolymernetworks)这一名称是Mi1lar在1960年首先提出的从20世纪70年代以来,作为聚合物改性的一个新领域,IPNs的研究日益受到重视令在此研究领域代表性人物有美国的Frisch、Sperling以及乌克兰的Lipatov等令除美国、俄罗斯之外,日、法、徳等国在此领域的研究也非常活跃。我国在此领域的研究工作起步于0世纪80年代。令近年来,无论在理论上或实践上IPNs的发展都十分迅速,并已进入工业规模的应用3.4.1互穿高分子材料网络种类关于IPN的分类,目前在国际上也不统一,从不同的角度出发可以有不同的分类方法。可根据IPN的制备方法和结构形态等进行分类,见表3-20。表3-20PN的分类分类依据合成方法分步IPN、同步IPN、胶乳IPN、热塑性IPN网络形态全-PN、拟一1PN、半-PN网络组分数组分IPN、三组分IPN网络缠结物理缠结IPN、化学交联IPN、接枝型IN网络链组成聚酯型、环氧树脂型、聚氨酯型、聚醚型实际应用阻尼材料、弹性体、涂料、黏合剂、复合材料、功能材料3.4.1互穿高分子材料网络种类IPN按制备方法可分为分步IPN、同步IPN(SIN)胶乳IPN(LIPN)等(1)分步IPN令分步IPN是将已经交联的聚合物(第一网络)置入含有催化剂、交联剂等的另一单体或预聚物中,使其溶胀,然后使第二单体或预聚体就地聚合并交联形成第二网络,得互穿聚合物网络分步IPN常简称IPN。常见的IPN有聚苯乙烯/聚丙烯酸酯IPN,聚氨酯/环氧树脂IPN,聚二甲基硅氧烷/聚苯乙烯IPN等3.4.1互穿高分子材料网络种类小①逆IPN(Inverse-IPN),由于最先合成的IPN是以弹性体为聚合物1,塑料为聚合物2,因此,以硬聚合物(塑料)为第一网络、弹性聚合物为第二网络的IPN,生成的互穿网络聚合物就称为逆-IPN。令②完全IPN:两种聚合物均是交联聚合物并互相贯穿则称为完全IPN。③半-IPN(Semi-IPn:在由两种聚合物形成的网络中,如果有一种是线型分子,该网络称为半互穿聚合物网络。例如P(AAco-MA)/PEG半互穿聚合物网络。3.4.1互穿高分子材料网络种类然AA半互穿网络图3-15P(AA-co-MMA)/PEG半互穿聚合物网络3.4.1互穿高分子材料网络种类④渐变IPN(radientipn):上述分步PIN都是指单体2对聚合物1的溶胀已达到平衡状态,因此制得的IPN具有宏观上均一的组成。如果在溶胀到达平衡之前就使单体2迅速聚合,则从聚合物1的表面至内部,由于单体2的浓度逐渐减小,因此产物的宏观组成具有一定的变化梯度一称为渐变IPN。2321550梯度层数梯度层数图3-16BP/PUR的梯度IPN体系,强度与梯度层数的关系3.4.1互穿高分子材料网络种类令⑤Millaripn:它是由化学上完全相同的交联聚合物组成,因此也称为互穿均聚网络聚合物(Homo-IPN)令在Millary型IPN的形成过程中,形成第二网的单体在第一网的骨架间聚合,聚合时两层交联网络相互嵌入,这样,除了各网络自身的链段间的相互缠结外还有两层网络之间的相互穿入和缠结,从而使IPN的表观交联度増加,使这类IPN具有较高的弹性模量及较低的溶胀率。3.4.1互穿高分子材料网络种类2)同步IPN(SIN令同步法是将两种或多种单体在同一反应器中按各自聚合和交联历程进行反应,形成同步互穿网络令当两种聚合物成分是同时生成而不存在先后秩序时,生成的IPN称为同步IPN,简记为SIN。例如同步互穿聚合物网络结构的新型化学灌浆材料(PU/EP-IPN)