10第2章聚合物之间的相容性.ppt

1、1、聚合物共混改性、第二章聚合物间的相容性、第二章、牙齿章节的重点是聚合物间相容性选择适当共混方法的重要依据，也是决定共混形态结构和性能的关键因素。因此，了解聚合物之间的兼容性，并为提高共混材料的兼容性提供依据，已成为共混材料开发的关键环节之一。牙齿部分介绍聚合物间相容性的特性、相容性理论、相容性的表征方法以及提高相容性的方法。3，2.1聚合物间相容性的基本特征，2.1.0小分子间的溶解性(复习)，任何混合物系统都有均匀上半身系统和不平衡系统。(1)统一上半身系统：分散物质按分子、原子或离子的大小均匀分布在分散介质上时形成的不能形成相界面的称为统一体系(又称单相体系)。均匀体系的特征：透明条件

2、是不与溶剂分离(即不分离)的热力学稳定物质系。4，(2)非均匀体系(也称为多相体系)当分布物质分布到大量粒子时，每个粒子称为散布相、散布相、散布介质，牙齿系统称为非均匀相体系。(牙齿系统在每个组之间不兼容。)非均匀相系统的特征：系统非透明分散相粒子易于聚集成徐璐较大的粒子和分散介质分离(自动分离)。牙齿系统是热力学不稳定系统。混合自由钨为G=X11X2，如2.1聚合物之间的右侧插图所示。溶液热力学可以看出，当G0牙齿时，系统可以自发进行。2.1聚合物间相容性的基本特征，6，在恒温T和压力P下，多元体系热力学平衡条件是混合前后的自由变化G m牙齿小于或等于0。右图是二元体系混合自由G m和组2摩

3、尔分数X2的关系曲线。定理：Gm-构造曲线在上凹构造范围内，均匀状态热力学上稳定或稳定。2.1.1二元体系的稳定条件，7，证明：如果将牙齿二元体系的配置设置为P，则A1P=x2，G=PQ。牙齿系统分为两个相，每个相组成P和P，牙齿两个阶段的比率为PP :PP。混合自由焓分别是PQ和PQ。简单几何关系可以证明牙齿两个阶段的总混合自由钨是PQ。如果曲线是凹面q，则位于点q上。说明p点及其相邻区域的平均状态在热力学上是稳定的。(pq)(PP)(p q )(PP )=(pq)(PP PP)GMP x2 GMP x2 =GM * x2，2.1配置在A1P或A2P范围内在p点上分为相邻的两个阶段，热力学上

4、是稳定的。但是，分别分为构成P和P的两个阶段，热力学上是不稳定的。称为中间稳定状态。在Gm曲线的两个疫情峰值之间配置时，均匀相态绝对不稳定，分为自发平衡徐璐的两个阶段。9，对于二元体系，稳定性判定可以概括如下。(1)为0，即Gm-构造曲线在上凹构造范围内，均匀状态在热力学上稳定或稳定。(2) 0，即Gm-构造曲线在凸构造范围内时，均匀相态热力学上不稳定。(3)上述两种茄子配置的边界条件确定为=0。(4)对于大多数低分子二元体系，温度升高时不稳定区域消失，2拐点一致，在临界点处=0徐璐平衡共存的两个相徐璐一致，统一的重合点称为临界点，与临界点对应的温度成为临界温度，相应的配置称为临界配置。2.1

5、.1二元体系的稳定条件，10，聚合物之间的相容性是聚合物之间的互溶性，是指两种聚合物形成均匀上半身体系的能力。(1)热力学相容性和过程相容性热力学相容性：从热力学的角度研究聚合物之间的相容性。也称为互溶性或可溶性。热力学兼容体系是满足热力学兼容条件的体系，分子也是达到混合的均匀相混合物。热力学相容性条件意味着混合过程的吉布斯自由能Gm0 Gm=H TS，2.1.2聚合物二元体系的相图，11，概念：热力学相容性：两种聚合物以某种比例混合时，分子可以水平分布，形成热力学稳定的均匀相体系。也就是说，在平衡状态下，聚合物大分子达到分子级或链段级的均匀分布。特征：共混体系是均匀体系，如果共混组是非晶聚合

6、物，则共混聚合物是透明的。均匀相混合体系的判定：牙齿混合高聚物只有一个玻璃化温度(Tg)。在实际混合体系中，实现热力学相容性的体系很少。12，工艺相容性(广义相容性)与热力学相容性有重要区别，还有另一个相容性概念牙齿。这是从实用角度提出的兼容性概念。从实用的角度提出的牙齿兼容性概念是指混合的各组徐璐接受的能力。牙齿遵从概念表示混合集团在混合中徐璐扩散的分散能力和稳定性。2.1.2聚合物聚合物二元体系的相图，13，工艺相容性概念：指两种聚合物易于徐璐分散，性能优良，获得稳定混合的能力。此时，共混聚合物组之间具有一定的介面亲合力，分散相对均匀，分散相粒子大小不大。2.1.2聚合物二元体系的相图，1

7、4，工艺相容性着重从工艺角度评价两种聚合物的混合度、均匀性和宏观稳定性。通常，符合工艺标准的混合比原始聚合物的力学性能更好。对于相容性，不同研究人员的认识不同，在工程中，相容性意味着混合必须具有所需的机械性能。理论上，认为均匀相才是混合物商业化的判定。因此，聚合物混合的相容性通常可以分为完全相容性(热力学或分子相容性)、完全不相容性和部分相容性(包括介面相容性和程序相容性)。“混合”(miscibility):特征是混合的每个组之间形成了统一体系，混合的玻璃化温度(Tg)只有一个值，完全符合。2.1.2聚合物二元体系的相，15，完全兼容，两种聚合物以任意比例混合时，形成分子水平分布的均匀上半身

8、系统，这称为完全相容。混合石膏自由能变化曲线如图所示。此时，除了满足必要条件G m0外，还必须满足充分的条件。(2)完全兼容、完全不兼容和部分兼容、完全兼容的聚合物混合系统，混合可以形成均匀体系。16，形成均匀上半身系统的判定也可以用作聚合物完全遵守的判定。也就是说，如果两种聚合物混合形成的混合具有单个Tg，则可以将混合视为同质系统。17，部分兼容，聚合物混合只能在一个配置比例范围内形成稳定的均匀体系，在另一个配置比例范围内分为两相(非均匀)，称为部分兼容。部分兼容的聚合物，混合是两相系统。2，如果部分兼容性大，则称为兼容性。18，部分兼容的聚合物，其混合为两相体系。聚合物体系部分兼容的判定是

9、，两种聚合物的混合有两个Tg，两个Tg杆比每种聚合物本身的Tg杆更近。19，聚合物共混体系中最具应用价值的体系是两相体系。部分兼容聚合物的共混体系是两相体系，因此部分兼容聚合物的共混体系成为共混研究的重点。你可以看到，“部分兼容性”是一个广泛的概念，涵盖了两相体系范畴内不同级别的兼容性。(威廉莎士比亚，温斯顿，部分兼容性，部分兼容性，部分兼容性，部分兼容性，部分兼容性，部分兼容性，部分兼容性，部分兼容性)在部分兼容体系(二相体系)中，兼容性的优劣具体说明了茄子的几个方面，例如接口的结合程度、实现混合的容易程度、混合的分散相直径等。其中，方差上的粒子路径也可以用作对相容性的判定。当其他混合条件相

10、同时，分散式粒子大小较小的混合系统具有良好的相容性。20、(2)完全兼容、完全不兼容和部分兼容、(2)完全不兼容、所有配置范围内的混合不均匀。Gm 0，21，不兼容：不兼容聚合物的混合也有两个Tg峰，但2.1.2聚合物二元体系的分辨率，22，完全兼容：热力学或分子级兼容，混合是均匀系统。完全不兼容：异种系统；部分兼容性：为了流程兼容性或介面兼容性，系统不统一。“部分兼容”体系属于热力学不兼容体系，具有一定的结构形式两相体系。“部分兼容”体系在两相界面有过渡层，过渡层有分子层(或链段层)牙齿徐璐扩散的状态。宏观上来说，过渡层的存在反映了两相之间的有限兼容性，即部分兼容性。2.1.2聚合物聚合物二

11、元体系的相图，23，相容性太差，两种茄子聚合物混合度很差，材料宏观分离，发生分层现象，几乎没有实用价值。分子水平的遵守只有一个Tg，意义不大。部分相容(相容性适当)的混合聚合物通常可以反映均聚物的特性。2.1.2聚合物二元体系的相，24，显示微小的相分离(电子显微镜能观察到两相结构的存在)。材料目前具有两个Tg，两个阶段各具有独立性，25是聚合物之间的混合熵(S)较小，因此仅当聚合物之间存在强相互作用或组本身链段之间的斥力大于组之间链段的斥力时才能完全兼容。1972年，Krause宣布342对聚合物中只有33对完全兼容，46对部分兼容，其他都不兼容。因此热力学上完全兼容的聚合物不多，但不兼容或

12、部分兼容的是绝对多数。所以我们要研究混合变形。2.1.2聚合物二元体系的图，26，2.1.2聚合物聚合物二元体系的图，27，图2-3表示具有最高临界兼容温度(UCST)的部分兼容二元聚合物系统的Gm-组成关系和图。系统相容性的限制条件为X2 b。配置在S和S之间时，系统不稳定，自发地分为由B和B组成的两个相。旋转节分隔(SD)。旋节分离是一种两相交错的结构，上球面小，两相界面比较模糊，有助于提高混合性能。28，在B和S、B和S之间配置时的中间稳定性。相分离不能自发进行，必须有核作用才能促进相分离。成核-生长相分离(NG)。成核-生长相分离过程缓慢，分散相往往是球形粒子。2.1.2聚合物二元体系

13、的图解，29，部分兼容二元聚合物体系的Gm-构成曲线和温度之间经常存在复杂关系。(1)表现为最大临界兼容温度(UCST)行为。(2)表示最低临界兼容温度(LCST)操作。(3)最大临界兼容温度和最小临界兼容温度都存在。(4)在某些情况下，UCST和LCST徐璐重叠。(5)多个UCST和LCST行为、2.1.2聚合物二元体系的相位图表、30、最小临界兼容温度(LCST)、最小临界温度是低于牙齿温度的温度、热力学兼容系统。高于牙齿温度，系统在一定的配置范围内发生相分离。，2.1.2聚合物-聚合物二元体系相图表，31，最大临界兼容温度(UCST)，最大临界温度高于牙齿温度，系统是热力学兼容系统。低于

14、牙齿温度的系统在一定的配置范围内发生相分离。2.1.2聚合物-聚合物二元体系相图表、32，33、最大临界兼容温度的示例包括天然橡胶丁苯橡胶、聚异丁烯聚二甲基硅氧烷、聚苯乙烯聚异戊二烯、聚氧乙烯聚丙烯等。最低临界兼容温度的示例包括聚苯乙烯聚乙烯甲基醚、聚己内酯苯乙烯丙烯酸共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯苯乙烯丙烯酸共聚物等。LCST和UCST都存在的示例包括聚甲基丙烯酸甲酯氯化聚乙烯和聚苯乙烯聚苯醚(PS/PPO)。2.1.2聚合物二元系的相位图表，34，35，聚合物-聚合物之间的兼容性和相位图表类型不仅与聚合物类型有关，还与聚合物的分子量和分布有关。一般来说，平均分子量越大，聚合物之间的相容性越小。平

15、均分子量不同，照片类型也可能不同。36，2.1.3增容作用和增容方法，大部分聚合物之间的兼容性差，混合体系难以实现所需的分散度。通过混合等外部条件在两种聚合物混合过程中均匀分布，在使用过程中会发生分层现象，导致混合的性能不稳定和性能下降。可以用增加容量的方法解决牙齿问题。商业化：一种是在聚合物之间轻松分布宏观均匀的混合，另一种是提高聚合物之间接口的性能，增加相粘性，使混合具有长期稳定的性能。增容法：37，2.1.3增容作用及增容法，1 .增溶剂添加法增溶剂是与两组相容性好的物质，可降低两组间的介面张力，提高相容性。(1)非反应型增溶剂：A和B的嵌段共聚物(A-b-B)，A和B的接枝共聚物(A-

16、g-B)。起到减少介面能量、促进相分散、防止分散相聚集、加强相粘的作用。38，(2)反应性增溶剂：在共混过程中，在增溶剂和共混成分之间形成新的化学键，这也称为化学增溶。例如，PE或乙烯元丙烯酸随机共聚物作为PE/PA混合的常用溶剂。例如：无水PE具有比羧基更高的反应活性，经常用作聚烯烃/PA聚合物的相溶剂。39，例如：环氧树脂和氨基或羧基的反应，GP-500可用作含PS和PS分支链和环氧树脂的增溶剂，作为PA6/PPO共混物的增溶剂。例如，在将具有羧基的NBR与PS混合时，添加具有恶沙林的PS可以提高两组之间的互兼容性。包含5%的情况下，冲击强度可以提高1.5倍左右。2.1.3增容作用和增容法，40，2。在混合过程中，化学反应引起的增容作用就像大分子链在高功率混频器中的断裂和聚合物自由基的重组。有时添加过氧化物可以提高牙齿过程的效率。缩聚聚合物在混合过程中引起链更换反应。把混合成分交联。3.在高分子成分之间引入离子群等相互作用机理，引入电子体和电子