聚合物共混物的性能

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1、第6章聚合物共混物的性能聚合物共混的性能主要包括流变性能、力学性能、电学和光学性能、阻隔和透气性能。重点介绍了在聚合物共混改性中占有举足轻重地位的塑料增韧改性，包括弹性体增韧、非弹性体增韧和增韧机理。还介绍了聚合物共混物的其它性能。6.1共混物性能的影响因素6.1.1各组分的性能与配比聚合物共混体系通常以某一种聚合物为主体，添加其它组分对主体聚合物进行改性。主体聚合物通常为连续相，其它共混组分则通常以分散相的形态存在。以塑料为连续相的共混体系，主要体现塑料的性能；以橡胶为连续相的共混体系，主要体现橡胶的

2、性能。对主体聚合物起改性作用的组分(可称为改性剂)，通常有一个最佳的用量或最佳用量范围。最佳用量一般是通过实验确定的，也可以经理论计算进行初步的预测。橡胶增韧塑料，橡胶的用量通常可在3-20%以上；填充型无机阻燃剂用于聚合物阻燃，无机阻燃剂的用量可高达60%以上无机纳米粒子/聚合物复合体系，无机纳米粒子用量仅为0.1-0.5%。6.1.2共混物形态的影响共混物的形态包括：分散相的粒径及分布，分散相粒子的空间排布、聚结状态与取向状态等。一般认为均匀一些较好。过大或过小的粒子，处在最佳粒径范围之外，有可能对

3、改善性能不起作用，甚至产生不利的作用。6.1.3制样方法和条件的影响6.1.4测试方法与条件6.2共混物性能的预测需要了解共混物性能与单组分性能的关系，建立共混物性能与单组分性能的关系式，进一步探讨共混改性的机理。以双组分共混体系为例，若设共混物性能为P，组分1性能为P1，组分2性能为P2，组分1和2的体积分数1、2，则可建立P与P1、P2之间的关系式。这里主要介绍Nielsen提出的预测公式。串联:6.2.1简单关系式：并联:6.2.2均相共混体系6.2.3“海-岛”结构两相体系6.2.3.1连续

4、相硬度较低的体系:硬改软若两相体系中的分散相为硬度较高的组分，而连续相为硬度较低的组分(这一设定主要适用于填充体系，或塑料增强橡胶的体系):6.2.3.2分散相硬度较低的体系:软改硬两相体系中的分散相为硬度较高的组分，连续相为硬度较低的组分时，共混物性能与纯组分性能的关系，如橡胶增韧塑料体系：6.2.4“海-海”结构两相体系两相连续的“海-海”结构两相体系，包括聚合物互穿网络(IPN)。采用机械共混法，亦可在一定条件下获得具有“海-海”结构的两相体系：在发生相逆转的组成范围内，对预测共混物的弹性模量比较

5、适用。lnP=φ1lnP1+φ2lnP2n=1/5(力学强度IPN）或1/3（介电常数）6.2.5预测方法的适用性与局限性有其局限性，甚至是误差很大，但对于探讨共混物的性能具有一定的指导意义，尤其是在调整配方时，可省去很的时间和力气，少做无用的实验，走捷径！6.3共混物试样制备与测试6.3.1共混物试样制备以工业应用为目的的研究工作，在实验室进行试样制备时，选用的方法应该尽可能与该共混体系工业应用时预期会采用的成型加工方法一致。例如，预期工业应用采用注塑法，实验室试样制备也应采用注塑法。6.3.2实验

6、结果的可比性和可再现性许多原因会影响实验结果，使实验结果的数据上下波动，包括设备因素、环境因素(如环境温度波动)、原料因素、仪器读数误差等等。对于聚合物共混研究，由于影响因素复杂，实验数据出现差异的可能性就更大。因而，共混研究中实验结果的可比性和可再现性，就成为必须重视的问题。6.3.2.1关于设备因素(1)可比性实验结果更具可比性，进而发现和导出相关的变化规律，测试应该尽可能在同一台仪器上进行。相应的，共混物制样也应该尽可能在同一台设备上进行，并且，同一组试样最好在同一次制样中完成。这样的实验结果，最

7、具有可比性，可以最大限度地避免因设备和环境因素造成的误差。(2)可再现性实验研究的结果还应该在特定范围内具有普遍适用性，可以重复和再现。一项研究的结果，应该能够在一定条件下重复和再现，包括在同类型的其它设备上再现出来。尽管有差异存在，但基本的变化趋势应该是能够再现的。可比性和可再现性并不矛盾。实验结果的可重复、可再现性(特定范围内的普适性)，是对实验结果真实可靠性的最好的也是必需的验证。注重实验结果的可比性以揭示聚合物共混的基本规律，实际上也是为研究结果的普遍应用(普适性)创造条件、奠定基础。一般来说

8、，某一次实验的结果(特别是重要的实验结果，或者揭示新规律的实验结果)，应进行多次重复验证。如果有条件，应考察该结果在其它同类型设备上的可再现性。当然，实验室小试的成果进入中试和工业性试验时，会有放大效应出现，影响因素要远比小试复杂。6.3.2.2实验方案对结果的影响组分A与组分B共混，组分B为少组分，且为变量时，其添加量应按由少到多递增的次序进行。在共混中，通常以改性剂为变量设计配方，而未添加改性剂的基体聚合物试样被称为“空白样”。空白样对