第6章 聚合物共混物的性能.ppt

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1、聚合物共混改性原理与应用------聚合物共混物的性能1概述物质的性能是其内部结构的表现。聚合物共混物的性能不仅与组分的性能有关，而且与其形态结构密切相关。聚合物是多层次结构的物质。不同的性能对各层次结构的敏感程度是不同的。例如，化学性质主要决定于一次结构；玻璃化转变主要决定于一次和二次结构；力学性能则一般与三次结构和高次结构有更直接的关系。同一种聚合物，结晶态和非晶态、取向和不取向，其力学性能迥然不同。1概述加工条件不同会影响制品内部的高次结构，从而可改变制品的力学性能。聚合物共混物的结构更为复杂，定量地描述性能与结构的关系更为困难，目前仅限

2、于粗略的定性描述和某些半定量的经验公式。共混物的性能与其组分性能的关系取决于共混物的形态结构，即两相之间的结合力大小、界面层的结构、界面层的厚度、两相的连续性、分散相的相区尺寸、分散相粒子的形状等。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。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。6.1.2共混物

3、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

4、出的预测公式。串联:6.2.1简单关系式：并联:若两种聚合物组分是完全相容的，则构成均相的共混物。常常把无规共聚物归入这一类型，以低聚物作增塑剂的体系也常常属于这一类型。两组分间的相互作用会导致共混物的性能与简单的混合法则有明显的偏差，考虑到这种相互作用而引到的偏差，通常引入一个修正项：式中I—表示组分间相互作用的一个常数，称为作用因子，可正可负，I为正值时表示共混物的性能与混合法则有正的偏差，I为负值时则有负偏差；β—克分子数，也可以为组分的体积分数或重量分数。6.2.2均相共混体系例如，醋酸乙烯—氯乙烯共聚物的玻璃化温度Tg可近似表示为W1

5、、W2—醋酸乙烯和氯乙烯的重量分数。又如对某些相容性聚合物共混物，其Tg可表示为φ1、φ2—组分1和2的体积分数；K—常数；Tg1、Tg2—组分1和2的玻璃化温度对具体体系和具体性能有一系列更具体和更适用的关系式。6.2.3“海-岛”结构两相体系6.2.3.1连续相硬度较低的体系: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

6、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

7、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

8、应该尽可能在同一台仪器上进行(见6.1.3节)。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