聚合物共溷物粒料的制备.doc

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1、聚合物共混物粒料的制备为了获得综合性能优异的聚合物材料，除了不断研制新型聚合物外，还通过混合、混炼的方法对聚合物进行共混改性。共混改性的目的是提高聚合物的使用性能，改善聚合物的加工工艺性能和降低材料成本。聚合物共混物的性能与组分分布的均匀性和分散程度密切相关。均匀性是指被分散物在共混体系中浓度分布的均一性。分散程度是指被分散物质的破碎程度———分散相的平均粒径大小和分布。聚合物共混物粒料的制备就是要获得各相均匀分布，分散程度良好，性能得到改善的颗粒料。实际上，使得共混物性能得以改善，是由于物料组成的各组分间

2、物性差异大，且能够在一定程度上相互混溶，通过共混机械作用和相应的共混工艺条件，形成较佳的形态学特征，从而各组分以协调的方式对整个材料提供新的宏观性能，并仍然可以保持其大部分独立特性，即可获得类似“合金”的优异协同效应。一、共混聚合物的结构形态1．非结晶聚合物共混体的形态结构非结晶聚合物共混物的形态结构按相的连续性可分为三种基本类型：单相连续结构、两相互锁或交错结构及两相连续结构。（1）单相连续结构　这种形态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连续，此连续相可看做分散介质，称为基体，其他相分散

3、于连续相中，称为分散相。分散相可以呈现不同的形态：第一种是分散相由形状很不规则、大小极为分散的颗粒所组成。机械共混法一般具有这种形态结构。一般情况下，含量较大的组分构成连续相，含量较少的组分构成分散相，分散相颗粒尺寸通常为1～10μm左右。图4－30（a）是用机械共混法制得的高抗冲聚苯乙烯（HIPS）超薄切片的电子显微镜照片，聚丁二烯橡胶以形状不规则的颗粒分散于聚苯乙烯基体中；第二种是分散相较规则（一般为球形），颗粒内部不包含或只包含极少量的连续相成分。用羧基丁腈橡胶（CTBN）增韧的双酚A二缩水甘油醚环氧

4、树脂即为这种形态结构，见图4－30（b）。这种形态形成多通过熔体共混或嵌段共聚方式进行；第三种是分散相为胞状结构或香肠状结构。其特点是分散相颗粒内部尚包含连续相成分构成的更小颗粒，因此，在分散相颗粒内部又把连续相成分所构成的更小包容物当作分散相，而构成颗粒的分散相成分则成为连续相。这时分散颗粒的截面形似香肠，故也称为香肠结构。也可把分散相颗粒当作胞，胞壁由连续相成分构成，胞本身由分散相成分构成，而胞内又包含连续相成分构成的更小颗粒，故也称之为胞状结构，如图4－30（c）所示。接枝共聚－共混法制得的共混物大多

5、都具有这种类型的形态结构，如乳液接枝共聚法生产的ABS共混物；第四种是分散相呈微片状分散于连续相基体中，当分散相浓度较高时，进一步形成分散相的片层。例如欲获得阻隔性良好的聚合物共混物，可让阻隔性卓越的聚酰胺（PA）成微片状均匀分散于聚乙烯中，图4－31为此类形态结构的电镜照片。形成这种形态的条件是，分散相的熔体粘度大于连续相聚合物的熔体粘度，共混时剪切速率和剪应力要适当，并且采用恰当的增容技术。图4－30　分散相的形态图4－31　分散相为片层状聚合物共混物的形态结构注：微片状分散相（PA）均匀分布于连续相（

6、HDPE）中（2）两相互锁或交错结构　这类形态结构有时也称为两相共连续结构，包括层状结构和互锁结构。嵌段共聚物产生两相旋节分离以及当两嵌段组分含量相近时常形成这类形态结构。例如SBS三嵌段共聚物，当丁二烯含量为60％左右时即形成两相交错的层状结构，如图4－32所示。聚合物共混物可在一定的组成范围内发生相逆转，即原来是分散相的组分变成连续相，而原来是连续相的组分变成分散相。在相逆转的组成范围内，也常可形成两相交错、互锁的共连续形态结构，这种结构使共混物的力学性能明显提高。但这依赖于混合及加工条件的合理选择。（

7、3）两相连续结构　这种结构是聚合物网络相互贯穿，使整个共混物成为一个交织网络，两个相都是连续的，所以也常称为相互贯穿的两相连续形态结构。形成该结构的典型例子是互穿网络聚合物（IPNS），图4－33为顺式－聚丁二烯／聚苯乙烯IPN电镜照片。图4－32　SBS（丁二烯含量60％）形态结构电镜照片注：样品为以甲苯为溶剂的浇铸薄膜，用四氧化锇染色。黑色部分为聚丁二烯嵌段相，白色部分为聚苯乙烯嵌段相图4－33　顺式聚丁二烯／聚苯乙烯IPPN电镜照片注：顺式聚丁二烯／聚苯乙烯＝24／50黑色部分为聚丁二烯由图4－33可

8、见，顺式－聚丁二烯构成连续性较大的相，其对性能的影响较大。同时，还可看出IPNS具有胞状结构，顺式聚丁二烯形成胞壁，聚苯乙烯形成胞体。胞的尺寸为0．05～0．1μm。胞壁与胞的内部尚有尺寸0．01～0．02μm的更精细结构。两组分的相容性越好，交联度越大，则IPNS两相结构的相畴越小。2．含结晶聚合物共混物的形态结构以上所述是指聚合物均为非晶态结构的情况。对两种聚合物都是结晶性的，或者其中之一是结晶性的，另一种是