6.1 聚合物共混物及其制备方法
6.1.1基本概念
高分子合金：一般是指塑料与塑料的共混物以及在塑料中掺 混橡胶的共混物。
共混与共聚相比，工艺简单，但共混时存在相容性问题，若 两种聚合物共混时相容性差，混合程度（相互的分散程度） 很差，易出现宏观的相分离，达不到共混的目的，无实用 价值。
通过加入相容剂（增容剂）来提高聚合物共混的相容性。
• 单相连续结构是指构成聚合物共混物的两个相或多个相中 只有一个相是连续的。此连续相可看作分散介质，称为基 体，其他的相分散于连续相中，称为分散相。
– 分散相形状不规则 – 分散相颗粒较规则 – 分散相为胞状结构或香肠状结构（特点是分散相颗粒内尚包含连
续相成分所构成的更小颗粒） – 分散相为片层状（此种形态是指分散相呈微片状分散于连续相基
高分子共混材料的相容性决定着两相的分散程度。
➢ 相容性太差，两种高分子混合程度很差，材料呈现
宏观的相分离，出现分层现象，很少有实用价值；
➢ 分子水平的相容，只用一个Tg，意义不大。
而部分相容（相容性适中）的共混高聚物往 往能体现均聚物各自的特点。
➢相容性适中的共混高聚物——具有较大的实用价值
在外观上是均匀的（肉眼或光学显微镜观察不到 两相的存在）；
3、IPN法
IPN法形成互穿网络高聚物共混物，是一种以化学法制备 物理共混物的方法，其典型的操作是先制备一交联高聚物 网络（高聚物I），将其在含有活化剂和交联剂的第二种单 体中溶胀，然后聚合，于是第二步反应所产生的交联高聚 物网络与第一种高聚物网络互相贯穿，实现了两种高聚物 的共混，在这种体系中，两种高聚物网络之间不存在接枝 或化学交联，而是通过在两相界面区域不同链段的扩散和 纠缠达到两相之间良好的结合，形成一种互穿网络高聚物 共混体系，其形态结构为两相连续。
SO3H + H2N
+ SO3 H3N
COOH + HO
COO
6.3.1.2增容作用及增容方法
增容作用有两方面含义： 一是使聚合物之间易于相互分散以得到宏观上均匀 的共混物； 另一是改善聚合物之间相界面的性能，增加相间的 黏合力，从而使共混物具有长期稳定的优良性能。
增容剂的主要作用： （1）降低相间的界面能； （2）提高分散相的分散度； （3）改善界面粘合力； （4）使体系更稳定，防止进一步的相分离。
烯塑料相之“海”中。从较大的橡胶颗粒内部， 还可能观察到包藏着许多聚苯乙烯。
HIPS的海岛结构
6.4.1聚合物共混物形态结构的基本 类型
• 按照相的连续性可分成三种基本类型：
– 单相连续结构，即一个相是连续的，另一个相 是分散的
– 两相互锁或交错结构 – 相互贯穿的两相连续结构
6.4.1.1单相连续结构
（4）乳液共混法
将不同高聚物乳液一起搅拌混合均匀后，加入凝聚剂使异种高 聚物共沉淀以形成高聚物共混体系。
当原料高聚物为高聚物乳液时，或共混物将以乳液形式应用时， 此法最有利。
6.1.2.2 共聚—共混法
接枝共聚—共混是首先制备一种高聚物（高聚物组分I），然后 将其溶于另一高聚物（高聚物组分II）的单体中，形成均匀溶 液后再依靠引发剂或热能引发，使单体与高聚物组分I发生接枝 共聚，同时单体还会发生均聚作用，上述反应产物即高聚物共 混物，它通常包含着三种主要高聚物组成，即高聚物I，高聚物 II及以高聚物I为骨架接枝上高聚物II的接枝共聚物。接枝共聚 组分的存在促进了两种高聚物组分的相容。
⑴干粉共混法
将两种或两种以上品种不同的细粉状高聚物在各种通用的塑 料混合设备中加以混合，形成均匀分散的粉状高聚物的方法， 称为干粉共混法，用此种方法进行高聚物共混时，也可同时加 入必要的各种塑料助剂。
经干粉混合所得高聚物共混料，在某些情况下可直接用于压 制、压延、注射或挤出成型，或经挤出造粒后再用于成型。
体中，当分散相浓度较高时，进一步形成了分散相得片层）
➢一般含量少的组分形成分散相，而含量多的组分形成连续相； ➢随着分散相含量的逐渐增加，分散相从球状分散变成棒状分散； ➢到两组分含量相近，则形成层状结构，此时两个组分都呈连续相。
A球
A棒
AB层
B棒
B球
组分A增加，组分B减少
左边是垂直于薄膜表面的切片 ，右边是平行于薄膜的切片。 SBS嵌段共聚物，S/B=80/20，PB 形成球状分散
IPNs有分步型、同步型、互穿网络弹性体及 胶乳-IPNs等不类型
（1）分步型IPNs，它是先合成交联的聚合 物1，再用含有引发剂和交联剂的单体2使 之溶胀，然后使单体2就地聚合交联而得。
（2）同步型IPNs，两种聚合物网络是同时 生成。其制备方法是，将两种单体混溶在 一起，使两者以互不干扰的方式各自聚合 交联。
尼性、粘结性、抗静电性、生物相容性等。
（2）改善高分子材料的加工性能
① 改善高分子材料的熔体流动性，即通过共混改变聚 合物的熔体粘度。
② 控制结晶聚合物的结晶行为。
（3）降低成本
在保证材料使用性能的前提下，填充价格低的组分来降 低材料的成本。
（4）赋予高分子材料某些特殊性能
某些应用场合需要高分子材料具有某些特殊性能，如阻 燃性、导电性、阻尼性等，可以通过添加具有相应特性的组 分使材料具有该特性。
6.1.2.1 物理共混法 定义：将各高分子组份在混合设备如高速混合机，双辊混炼机， 挤出机中均匀混合。 大多数高聚物的共混物均可用物理共混法制备，在混合及混炼 过程中通常仅有物理变化。但有时由于强烈的机械剪切作用及 热效应使一部分高聚物发生降解，产生大分子自由基，继而形 成少量接枝或嵌断共聚物，但这类反应不应成为主体。 以物理形态分类，物理共混法包括粉料（干粉）共混、熔体共 混、溶液共混及乳液共混四类。
聚合物I
冷却—粉碎—粉状共混料
—初混合—熔融共混— 冷却—造粒—粒状共混料
聚合物II
直接成型
（3）溶液共混法
将原料各组份加入共同溶剂中，或将原料高聚物组分分别溶解， 再混合，搅拌溶解混合均匀，然后加热蒸发或加入非溶剂共沉 淀，使获得高聚物共混物。
溶液共混法运用于易溶高聚物和某些液态高聚物以及高聚物共 混物以溶液状态被应用的情况。工业上应用意义不大。
第六章 聚合物共混物
概述
高分子新材料的研发途径：
（1）合成新的高分子材料（早期的主要手段） （2）优化现有的高分子材料（即高分子材料的改性）
改性的手段——共混和复合
根据高分子材料的结构-形态-加工-性能之间的关系，综合 运用各种化学或物理方法，设计和控制多相和多组分的高分子 共混材料和复合材料。
共混——聚合物-聚合物体系 复合——聚合物-无机物 体系
非均相共混高聚物的结构
两相织态结构--海岛结构：
绝大多数高分子之间的混合物不能达到分子 水平的混合，也就是说不是均相混合物，而是 非均相混合物，俗称“两相结构”或“海岛结 构” 特点：在宏观上不发生相分离，但微观上观察到 相分离结构。 e.p:用5％顺丁橡胶的PS溶液在搅拌下聚
合而成的高抗冲聚苯乙烯 HIPS 颗粒状的“岛”是橡胶相，分散在连续的聚苯乙
产生增容作用的方法有： 1、加入增溶剂，即加入大分子共溶剂； 2、混合过程中化学反应所引起的增容作用，混合过程中使 共混物组分发生交联也是一种有效的增容方法。
3、聚合物组分之间引入相互作用的基团 4、共溶剂法和IPNs法
6.4聚合物共混物的形态结构
分子水平上的互混相容——均相体系
• 聚集态结构
二个组分各自成相——非均相体系
优点：设备简单、操作容易。缺点：所用高聚物主要为粉状， 若原料颗粒大，则需粉碎，干粉混合时，高聚物料温低于粘液 温度，物料不易流动，混合分散效果较差，一般情况下，不宜 单独使用此法。
⑵熔体共混法
熔体共混也叫熔融共混，此法可将共混所用高聚物组分在
它们的粘流温度以上用混炼设备制取均匀的高聚物共熔体，
然后再冷却，粉碎或造粒的方法。
泡沫塑料的制备很有价值 6.2.1.2聚乙烯/乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 具有优良的韧性、加工性、较好的透气性和印刷性。
应用实例1
• 最早利用共混改性的是聚苯乙烯，把天然 橡胶混入聚苯乙烯，制成了改性聚苯乙烯， 改变了聚苯乙烯的脆性，使它变得更为坚 韧和耐冲击，这是因为当聚苯乙烯和天然 橡胶的共混物受到外力冲击时，分散在聚 苯乙烯中的天然橡胶颗粒能够吸收大量的 冲击能量，使共混物耐冲击性和韧性有所 提高。
6.3 高分子共混材料的互溶性
• miscibility描述的是组分间达到了分子水平的混合，多用 于小分子体系，译为“互溶性”或“溶和性”。
• 互溶性用于高分子共混体系则表示高分子组分间达到了链 段（segment）水平的混合，混合体系是热力学稳定体 系。 定义：亦称混溶性，与低分子物中溶解度相对应，是 指聚合物之间热力学上的相互溶解性。
6.1.2.共混高聚物的制备方法
物理共混： 机械共混 溶液共混 乳液共混
M2M2M2
M1M1M1 M1M1M1 M1M1M1
M2M2M2
M2M2M2
化学共混：接枝共聚(ABS、HIPS） 嵌段共聚（SBS）
IPN法
M1M1 M1M1M2M2 M2M2M1M1 M1M1
6.1.2高分子共混物的制备方法
呈现微观的相分离（电子显微镜可以观察到两相 结构的存在）；
材料此时具有两个Tg，两相均具有各自的独立性
Uncompatibilized blends
Compatibilized blends
影响高分子相容性的主要因素——分子间相互作用 (1) 氢键 (2) 电荷转移作用 (3) 离子间作用
(4)共价键作用
单一组分聚合物的性能缺陷 ① 应力开裂现象严重，从而导致材料的可靠性大大下降。 ② 缺口敏感性大，制品稍受损伤，强度急剧下降。 ③ 熔体粘度大，加工温度高，成形性不好。 ④ 某方面的性能不能满足使用要求。 ⑤ 成本高