11级高分子物理4 高分子的多组分体系

2023/9/81高分子的多组分体系第四章2023/9/82高分子共混物，也称为“高分子合金”。高分子合金包括共混高聚物和相互贯穿聚合物网络(IPN)，广义上包括嵌段和接枝共聚物。4.1高分子共混物的相容性2023/9/83从广义上说，高分子共混物也是一种浓溶液。要使高分子共混物达到热力学上的完全相容，其混合自由能ΔFM<0。由于高分子的链节相互牵连，使其混合熵很小。4.1高分子共混物的相容性2023/9/84混合过程常为吸热过程ΔFM＝ΔHM—TΔSM>0绝大多数共混物都不能达到分子水平或链段水平的互容。4.1高分子共混物的相容性高临界共溶温度一相两相一相两相两相一相4.1高分子共混物的相容性2023/9/86Flory的晶格理论令体系的总体积4.1高分子共混物的相容性7当T1＜Tbn

（分相温度）时，ΔFM

值在任何组成下均小于零，两种聚合物可以任何比例互容。ab4.1高分子共混物的相容性2023/9/88当Tsp＞T2＞Tbn时，曲线出现两个极值和两个拐点。Tsp为亚稳极限温度ab用φ′和φ″表示存在一条唯一的共切线在自由能上同时产生的两个共切点，尽管在整个组成范围内△FM

都小于零，但两种聚合物不是在任何比例下都可互容。4.1高分子共混物的相容性9在T3＞＞Tsp时，ΔFM均大于零，两种聚合物只有在很窄的浓度范围（φ＜φ3′,φ＞φ3″）才能互容。ab4.1高分子共混物的相容性2023/9/8104.1高分子共混物的相容性2023/9/8114.1高分子共混物的相容性2023/9/812假定xA=xB=x,则χc=2/x,聚合物的x很大，故χc是一个很小的数字。只有在Tg和分解温度Td之间才具有液体可流动的性质，很难使χ小于χc。

两种聚合物之间，没有特殊相互作用而能完全互容的体互很少。正负电荷侧基或形成氢键，共混能完全互溶。4.1高分子共混物的相容性134.1高分子共混物的相容性2023/9/8144.1高分子共混物的相容性具有相分离的两组份共混型高分子合金体系普遍存在两相之间的界面层。界面层的结构对合金的性能，特别是力学性能有决定性的影响。从热力学角度分忻，两种链段之间的扩献的推动力是混合熵即够段的热运动，最终扩散的程度主要取决于两种聚合物热力学相容性。扩散的结果使两种聚合物在界面两边产生明显的浓度梯度。由相界面及相界面两边具有明显的浓度区域构成了两相之间的界面层。4.1高分子共混物的相容性2023/9/816高分子混合物的分散程度决定于组分间的相容性。相容性太差时，宏观相分离,出现分层现象，两相界面的黏结力也差，很少有实用的价值。两种高分子的相容愈好，则混合得愈好，得到的材料两相分散得愈小，愈均匀。但完全相容的高分子共混体系，应用价值并不大。深入研究高分子的相容性，能更好地掌握成型条件及聚集态与性能的关系。4.1高分子共混物的相容性（1）共混法①机械共混：即采用双辊炼塑机、双辊挤出机等没备将共混组分在熔融状态下进行混合和分散甚至伴有化学反应，当冷却下来时，形成了共混体系特定的凝聚态结构。②溶液共混：先将不同聚合物组分溶干共同的溶剂中、再除去溶剂，即得到聚合物共混物。③乳液共混：将不同聚合物的乳液均匀混合再沉析而得到聚合物共混物。2023/9/8174.2高分子合金的制备方法(2)互穿聚合物网络(1PN)的制备互穿聚合物网络是两种以上交联聚合物相互贯穿而形成的交织聚合物网络。制备IPN常用的方法是用含有引发剂和交联剂的单体B将聚合物A溶胀，再进行聚合，使得到A和B交互贯穿的网络。2023/9/8184.2高分子合金的制备方法（3）嵌段共聚物的合成典型的制备方法：是通过活性阴离子聚合得到AB两嵌段或三嵌段共聚物。典型的代表是热塑性弹性体SBS和SIS等。这类共聚物还可以制成多嵌段共聚物。多嵌段共聚物是指一分子中含有较多的嵌段且两种嵌段交替排列的一种共聚物。这类共聚物主要有各种聚酯、聚醚、聚酰胺、聚氨酯、聚碳酸酯、聚硅氧烷等。在多嵌段聚合物中，通常有一嵌段为“硬段”(其玻璃化转变温度较高)，另一嵌段为“软段”(其Tg较低)。194.2高分子合金的制备方法

(4)接枝聚合物的制备基本结构：以一种聚合物A为主链，连接有若干根另一种聚合物B长链的分技形高分子。制备过程：将聚合物A溶解于单体B，由引发剂与A链作用使其产生大分子自内基引发B单体生成接技链。由引发剂引发单体B聚合成活性B大分子自由基也可对A链产生链转移反应，使A链上产生白由基再引发B聚合形成支化B链。HIPs(高冲击聚苯乙烯)：聚苯乙烯接枝橡胶就是将顺丁橡胶溶于苯乙烯单体中，再引发聚合而得。204.2高分子合金的制备方法2023/9/821（1）A—B型增容剂A—B型增容剂是效果最好而且最理想的增容剂，是使用A类高分子，通过接枝或嵌段B类单体形成的。4.3高分子合金相容性的改善2023/9/822（2）A—C型增容剂高分子A与高分子B不相容，使用A—C增容剂。高分子A首先与增容剂A—C共混，共混物形成相容的界面，相容的界面可与高分子B形成化学键合相容模式。A—C类增容剂广泛用于非极性聚合物与极性聚合物的共混体系。A相接枝的C一般为氢键或不饱和单体；具有较强的界面极性。4.3高分子合金相容性的改善2023/9/823（3）C—D型增容剂高分子A与高分子B不相容，也可使用C