[高等教育]第五章 聚合物共混与复合材料

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1、第五章聚合物共混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）共混——聚合物-聚合物体系复合——聚合物-无机物体系改性的手段——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。概述高分子材料开发早期，主要精力放在新型聚合物品种的研发上；迄今，聚合物品种达几千种，但最多只有1％具有应用价值；在已有的聚合物品种基础之上，采用简单的工艺过程，制备出共混高聚物，显示出了特有的优越性。如AB

2、S树脂(丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物,AcrylonitrileButadieneStyrene的)是一种强度高、韧性好、易于加工成型的热塑型高分子材料：概念：聚合物共混物是指两种或两种以上聚合物通过物理的或化学的方法共同混合而形成的宏观上均匀、连续的固体高分子材料。历史：1846年，Hancock（天然橡胶+古塔波胶→雨衣；提出两种聚合物混合以改进制品性能的思想）。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

3、能满足使用要求。⑤成本高高分子材料共混改性的目的（1）改善高分子材料的某些物理机械性能①改善韧性（提高抗冲击性）②改善耐热性③提高尺寸稳定性④提高耐磨性⑤改善耐化学药品性（耐溶剂性）⑥其它物理机械性能，如气密性、耐候性、阻燃性、阻尼性、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

4、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。5.1聚合物共混物及其制备方法5.1.1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。物理共混：机械共混溶液共混乳液共混化学共混：接枝共聚(ABS、HIPS）嵌段共聚（SBS，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯）IPN法5.1.2.共混高聚

5、物的制备方法5.1.2.1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。5.1.2高分子共混物的制备方法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

6、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。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。聚合物I冷却—粉碎—粉状共混料—

7、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。（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（

8、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