2013-7-15 20
第一节 聚合物共混的基本概念
聚合物共混体系的基本相分离结构
聚合物A 聚合物B
Tiduxiang
海-岛结构 Sea-islands
积层结构 Lamination
梯度结构 Gradient
阶跃结构
阶层功能结构 Hierarchical Functional Structure
2013-7-15 13
第一节 聚合物共混的基本概念
聚合物材料(polymer-based material) 均聚物(homopolymer) 共聚物(copolymer) 交互共聚物(alternating copolymer) 无规共聚物(random copolymer) 嵌段共聚物(block copolymer) 接枝共聚物(graft copolymer) 聚合物共混物 (polymer blend) 物理共混(physical blend) 熔融共混(melt blend) 相容剂改性共混(compatibilizer-added blend) 溶液铸塑共混(solvent-cast blend) 乳液共混(latex blend)
2013-7-15 23
第一节 聚合物共混的基本概念
复数功能 复数材料 分散型 积层型· 结合 型 复合 化
无 境 界 化
梯度化设计
非 均 一 化
物理调制手法
梯度化工程
化学调制手法
Step
Gradient
梯度功能材料
Hierarchical Structures
机 轻 质 ・ 高 强 度 械 的 抑 振性 功 自 润滑 性 能 热 应 力 物 平 板 透 镜 高 速 光 纤 理 的 热 传 导 性 功 电 磁 屏 蔽 材 能 有 机 光 电 组 件 化 粘 合 剂 ・ 涂 料 学 的 分 离 膜 功 蓄 光 材 料 能 仿 生 材 料
2013-7-15
聚合物-无机物质复合物(polymer-based composite)
14
第一节 聚合物共混的基本概念
二、聚合物共混物及多元体系 2. 聚合物基复合材料
聚合物基复合材料是由两个或两个以上独立的物理 相组成的固体产物，其组成包括聚合物基体和功能 增 （增强）材料两部分。 强 相 增强材料可以是粒状、纤维状或片状的。 三 种 复合材料由于基体材料的不同，复合材料可以划分 类 型 为3大类：聚合物基复合材料、金属基复合材料和 SiC颗粒 Al O 片 无机非金属基复合材料(如陶瓷基复合材料) Al O 纤维
第一节 聚合物共混的基本概念
二、聚合物共混物及多元体系 1. 聚合物共混物与高分子合金
聚合物共混物 （polymer blend）
两种或两种以上的不同的聚合物的混合体系，宏观上 为均一相结构的混合物。 注：1）混合物在可视光波长（380~780nm）数倍范围内 为均一相结构（homogeneous）。 2）不考虑组成的聚合物之间是否相容。 3）原则上混合物的各成分可以通过物理方法进行分 离。
一、聚合物共混的定义 二、聚合物共混物及多元体系
2013-7-15
4
第一节 聚合物共混的基本概念
一、聚合物共混的定义 1. 混合（广义） 非均匀体系 均匀体系
物理运动 定义：减少混合体系的非均匀性，或增加 混合体系的均匀性。产物称为混合物。
2013-7-15
5
第一节 聚合物共混的基本概念
一、聚合物共混的定义 2.聚合物共混
聚合物A 梯度型相结构 Gradient phase 聚合物B
2013-7-15 19
二、聚合物共混物及多元体系
4. 聚合物梯度材料
梯度功能材料(Functionally Graded Materials; FGMs)是20世纪80年代前期为满足航天飞机用超 高温耐热材料而提倡的新的材料概念。 聚合物梯度材料：两种以上不同种类的聚合物或 聚合物与无机材料等功能性添加物构成的二相复 合材料，其组成连续变化，其宏观表现为非均质 ，而微观组成为均质/非均质，因而有望获得均质 材料和积层材料所没有的“崭新功能”。
梯度材料特点：是将不同的组元在材料的厚度或直径方向， 对应使用环境使其组成或性能最优化分布。
梯度材料定义：在时间或空间上，由一种功能（组成）向其 它功能（组成）连续地变化的一体化材料。 梯度材料内部各成分连续地变化，没有明确的界面，其梯度 分布领域的尺寸从宏观的厘米（cm）级直致介观 (mesoscopic)，纳米（nanometer）领域。 聚合物梯度材料技术能够对应使用环境获得功能的最优分布 ，不仅是提高材料性能的一种解决方案，而且也是材料进化 的最终形态之一。
2013-7-15 21
第一节 聚合物共混的基本概念
梯 度 功 能 材 料 概 念
热传导率 热胀系数 热 应力
陶瓷
金属
积层结构 梯度结构 Lamination Gradient
2013-7-15
海-岛结构 Sea-islands
22
第一节 聚合物共混的基本概念
二、聚合物共混物及多元体系 4. 聚合物梯度材料
2013-7-15 8
第一节 聚合物共混的基本概念
一、聚合物共混的定义 2. 聚合物共混
聚合物共混物通常都是以一种聚合物 为基体，掺混另一种或多种小组分的 聚合物，以后者改性前者。
2013-7-15
9
第一节 聚合物共混的基本概念
二、聚合物共混物及多元体系 1. 聚合物共混物与高分子合金 聚合物共混物在工程塑料界通常又称为聚 合物合金或高分子合金。 聚合物共混物是一个多组分体系，各组分 始终以自身聚合物的形式存在。在显微镜 下观察可以发现其具有类似金属合金的相 结构(即宏观不分离的均一结构，微观非均 相结构)。
二、聚合物共混物及多元体系 1. 聚合物共混物与高分子合金
高分子合金（polymer alloy）
包含相容性（miscibility）聚合物共混体系、 混容性（compatibility）聚合物共混体系、多 相系共聚物，宏观上为均相(homogeneous phase) 结构的聚合物材料。
2013-7-15 12
狭义的概念: 物理共混范畴之内，是指两种或两种以上聚合物 经混合制成宏观均匀物质的过程。共混的产物称为 聚合物共混物。
2013-7-15
6
第一节 聚合物共混的基本概念
一、聚合物共混的定义 2.聚合物共混
广义的概念: 聚合物共混的概念扩展到附属于物理共混的 物理／化学共混——反应共混、 共聚共混——化学共混的范畴。更广义的共混还包 括以聚合物为基体的无机填充共混物。此外，聚合 物共混的涵盖范围还可以进一步扩展到短纤维增强 聚合物体系。
海-岛结构：是一种两相体系，一相为连续相， 另一相为分散相，分散相分散在连续相中，亦即 单相连续体系。 共混物性能：各相同性材料，其性能有可能大大 超出各组分自身的性能，应用价值高于均相体系 。
聚合物A 聚合物B
2013-7-15
海-岛型相结构 Sea-islands phase
31
第二节 聚合物共混物形态的基本概念
2013-7-15
7
第一节 聚合物共混的基本概念
一、聚合物共混的定义 2. 聚合物共混 综合性的概念: 聚合物共混是指将两种或两种以上聚合物 材料、无机材料以及助剂在一定温度下进 行机械掺混，最终形成一种宏观上均匀， 而且力学、热学、光学、电学及其他性能 得到改善的新材料的过程，这种混合过程 称为聚合物的共混改性，所得到的新的共 混产物称为聚合物共混物，简称共混物。
2013-7-15
26
第一节 聚合物共混的基本概念
GI型光纤的结构和光传输
折射率
折射率分布 折射率与 光速成反比 直 径 输入 输出 脉 冲 窄 包层 纤芯 光 速 直 径 可高速传送 信号间隔短
Graded Index type GI-POF
2013-7-15
27
第一节 聚合物共混的基本概念
输入波形 输出波形（100m）
光线轨迹
光纤断面 输入波形 输出波形（100m）
光线轨迹 光纤断面
2013-7-15
实测值
28
第二节 聚合物共混物形态的基本概念
一、聚合物共混物形态 二、共混物的形态学要素 三、聚合物共混物的分类
四、聚合物共混的主要方法
2013-7-15
29
第二节 聚合物共混物形态的基本概念
一、聚合物共混物形态 1.共混物形态的基本类型
2013-7-15
16
第一节 聚合物共混的基本概念
聚 合 物 基 复 合 材 料
2013-7-15
17
第一节 聚合物共混的基本概念
波音B-787
使用比例 50%
2013-7-15
15 July 2013
18
第一节 聚合物共混的基本概念
二、聚合物共混物及多元体系
3. 杂化材料 (hybrid)
杂化材料 定义：两种以上不同种类的有机、无机、金属材 料，在原子、分子水平上杂化，产生具有新型原 子、分子集合结构的物质，含有这种结构要素的 物质称为杂化材料。 杂化材料是将不同的组元在纳米尺寸和分子水平 上进行组合，主要是无机纳米粒子／聚合物杂化 材料，可以采用共混的方法制备。
两相互锁或交错结构：也是一种二相体系，这种 结构中没有一相形成贯穿整个试样的连续相，而 且两相相互交错形成层状排列，难以区分连续相 和分散相。
聚合物A 聚合物B 互锁或交错型相结构
2013-7-15
33
第二节 聚合物共混物形态的基本概念
一、聚合物共混物形态 1.共混物形态的基本类型
梯度结构：为二相体系，特殊的共连续体系（两 相连续体系）其组成在空间上互为增减。 共混物性能：在特定方向上，具有性能在两相间 连续变化的特异性能。