高分子材料第二版课件教学课件 作者 黄丽 主编第8章 高分子共混材料和复合材料.ppt

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1、高分子共混材料2概述1第8章高分子共混材料和复合材料高分子复合材料28.1概述8.2高分子共混材料12相容性、相形态和相图增容剂、反应增容和反应加工34通用塑料系共混材料工程塑料系共混材料5热固性树脂系共混材料67互穿聚合物网络分子复合材料89原位增强塑料橡胶增韧塑料机理和判据10流变-相形态-力学性能关系8.2高分子共混材料高分子的相容性有三种定义：①热力学相容性②部分相容性③工艺相容性(不相容性)8.2.1相容性、相形态和相图当的高分子1和的溶剂（可视为高分子2）混合时，它们的混合自由能为：当除以总体积，溶液单位体积的自由能变化为：由混合熵和混合焓组成：8

2、.2.1相容性、相形态和相图因此可以进一步讨论高分子共混体系相分离的临界条件：当，高分子共混体系发生相分离。临界相分离时高分子2的体积分数和相互作用参数为：8.2.1相容性、相形态和相图8.2.1相容性、相形态和相图8.2.1相容性、相形态和相图结晶高分子/无定形高分子共混材料的熔体或非晶相的相容性可以用熔点降低(通过等温结晶动力学测定):8.2.1相容性、相形态和相图8.2.1相容性、相形态和相图8.2.1相容性、相形态和相图高分子相容性的实验测定方法可分为六类。（1）热力学方法（2）形态学方法（3）分子运动方法（4）界面相方法（5）动力学方法（6）物理机械

3、性能测试方法8.2.1相容性、相形态和相图8.2.2增容剂、反应增容和反应加工一般来说，在高分子共混材料中，分散相粒子的最小粒径（D）与界面张力的关系为：高分子共混材料的反应增容主要有三种方法：①端基或侧基功能团之间的反应②与高分子增容剂的反应③加低相对分子质量化合物促进交联或共交联反应8.2.3通用塑料系共混材料马来酸酐和氨基反应在聚丙烯和聚酰胺之间形成了化学键连接：8.2.3通用塑料系共混材料8.2.3通用塑料系共混材料8.2.4工程塑料系共混材料环氧树脂是热固性树脂，常用作高分子复合材料的基体。环氧树脂有两个重要缺点：①韧性低；②湿热性能差8.2.5热固

4、性树脂系共混材料为了改善环氧树脂的韧性，同时又不降低环氧树脂的耐热性和力学性能，可用耐高温的热塑性树脂如聚醚酰亚胺（PEI）、聚醚砜（PES）、聚砜（PSF）、聚醚醚酮（PEEK）和环氧树脂共混。8.2.5热固性树脂系共混材料8.2.6互穿聚合物网络8.2.6互穿聚合物网络苯乙烯和4-乙烯基苯基二甲基硅烷醇共聚物：聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA):PPTA和聚对苯酰胺(PBA):8.2.7分子复合材料8.2.8原位增强塑料接上图8.2.8原位增强塑料8.2.9橡胶增韧塑料机理和判据8.2.9橡胶增韧塑料机理和判据8.2.9橡胶增韧塑料机理和判据应力体积球直径(

5、S)为橡胶粒径(D)与临界基体层厚度的关系是:当时,相邻应力体积球发生关联,应力体积球的体积分数为:根据逾渗模型的标度定律,在大于的区域共混材料的G与应存在标度关系:8.2.9橡胶增韧塑料机理和判据当两种高分子共混时,何种高分子形成连续相,何种高分子形成分散相主要取决于组分的相对分子质量、组成比、融体黏度和加工条件（如混合时间、混合温度、剪切速率），可用毛细管数描述：将高分子的熔体共混过程视为连续化学反应，可得到下列方程：8.2.10流变-相形态-力学性能关系8.2.10流变-相形态-力学性能关系8.2.10流变-相形态-力学性能关系根据模量-组成关系，用分散

6、相材料的分数可以关联高分子共混材料的形态和性能：8.3高分子复合材料12增强机理颗粒填充高分子复合材料3玻璃钢和短纤维增强复合材料(常用复合材料)4先进复合材料5功能复合材料6界面相复合材料定义为两种或多种组分按一定方式复合而产生的材料,该材料的特定性能优于每个单独组分的性能。复合材料有四要素：基体材料、增强材料、成型技术和界面相。8.3高分子复合材料8.3.1增强机理高分子复合材料的力学性能可以用复合法则计算。对单向连续纤维增强的复合材料，沿纤维方向(L)受力的弹性模为:复合材料沿垂直纤维方向(T)的弹性模量为:复合材料沿纤维方向(L)受力的拉伸强度为:通常

7、。8.3.1增强机理对于短纤维增强的高分子复合材料，假定纤维的取向分布是均匀的，则复合材料的弹性模量为：短纤维复合材料的拉伸强度为：为临界纤维长度，可表示为：8.3.1增强机理8.3.2.1填料和填充复合材料8.3.2颗粒填充高分子复合材料8.3.2.2晶须增强塑料8.3.2.3高分子基纳米复合材料(纳米塑料)（1）互穿网络型纳米复合材料8.3.2颗粒填充高分子复合材料商品化的双官能团分子GLYMO或MEMO的结构为：8.3.2颗粒填充高分子复合材料8.3.2颗粒填充高分子复合材料（2）二维插层型纳米复合材料（3）主体-客体(三维)型纳米复合材料8.3.2颗粒

8、填充高分子复合材料（4）金属芯型纳米复