第四讲 共混物形态.
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。
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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) 化学共混(chemical blend) 溶液接枝(solution graft) 互穿网络聚合物(interpenetrating polymer network; IPN) 反应成型物(reactive processing product) 聚合物合金 ≡ 聚合物多相体系 (polymer alloy) (multicomponent polymer) 聚合物-无机物质复合物(polymer-based composite)
2. 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)。
高分子合金也是聚合物共混改性中一个常用 的术语。但是,高分子合金的概念并不完全 等同于聚合物共混物。
第二章 共混改性
第一节 基本概念 第二节 共混物的形态
第一节
聚合物共混的基本概念
一、聚合物共混的定义 (广义):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 溶于溶剂后进行混合,主要用于 基础研究领域。
三、聚合物共混物形态的基本概念
1、聚合物共混物形态 共混物形态的基本类型 均相体系:热力学相容体系。各相同性材料,性能往往 介于各组分聚合物性能之间。 二相体系 聚合物A 海-岛结构 海-海结构 聚合物B 两相互锁或交错结构 梯度结构 均相结构 Homogeneous phase 阶跃结构
聚合物A 梯度型相结构 Gradient phase 聚合物B
阶跃结构:为二相体系,特殊的共连续体系(两相 连续体系),在极小过渡区域内,其组成在空间上 互为增减。
阶跃相结构 step phase
聚合物A 聚合物B
聚合物A
聚合物B
海-岛型相结构 Sea-islands phase
交错结构
海-海型相结构 Sea-sea phase
聚合物A 聚合物B
海-海型相结构 Sea-sea phase
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
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。
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
海-岛型相结构 Sea-islands phase
海-海结构:也是一种二相体系,但两相皆为连续相,相 互贯穿,亦即两相连续体系。 共混物性能:各相同性材料。
聚合物共混(狭义): 物理共混范畴之内,指 两种或两种以上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。
(2) 分散相的分散状况
总体均匀性:分散相颗粒在连续相中分布的均匀性, 即分散相浓度的变化(波动)。体现的是分布混合的 效果。 分散度:分散相组分的破碎程度,可以用分散相颗粒 的平均粒径表征。体现得是分散混合的效果。 粒径分布:分散相颗粒的粒径分布。
2、共混物的形态学要素
(3)两相体系的形貌 是指分散相颗粒的外形和内部结构(如包藏结构), 以及某些分散相颗粒的聚集状态、取向状态等。
梯度型相结构 Gradient phase
阶跃相结构 Step phase
单相连 续体系
共 连 续 体 系
海-岛型相结构 Sea-islands phase PS/PC 互穿网络结构 IPN
梯度型相结构 Gradient phase HDPE/PEO
共连续型相结构 Co-continuous phase PPE/PA
二、聚合物共混的主要方法
1、熔融共混
将聚合物组分加热到熔融状态后进行共混, 应用极为广泛的一种共混方法,在工业上熔融共 混是采用密炼机,开炼机,挤出机等加工机械进 行的一种机械共混的方法。通常所说的机械共 混,主要是指熔融共混。
3、溶液共混
将两种及以上聚合物乳液共混,常用于橡胶的 共混改性。
阶跃型相结构 Step phase PANI/PS
2、共混物的形态学要素
(1)分散相和连续相 对于“海-岛结构”单相连续体系,由于分散相和连续相 对共混物性能的贡献不同,所以在共混物的形态观测和 研究中,必须要首先确定体系中连续相和分散相的聚合 物。 聚合物A 聚合物B
2、共混物的形态学要素