第三章聚合物共混物形态结构.ppt

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1、第三章聚合物共混物的形态结构第一节概述聚合物共混物形态学的主要课题之一就是研究共混物中的相结构，包括形态类型、区域结构、尺寸形状、网络结构、结晶形态、界面等内容；聚合物的形态结构是决定其基本性能的最基本的因素之一；共混物的形态结构与加工过程密切相关；研究加工—形态结构—性能三者之间的关系。2第二节聚合物共混物形态结构的基本类型一、二元共混物按相的连续性可分为以下三种基本类型：1.单相连续结构；2.相互贯穿的两相连续结构；3.两相互锁或交错结构。31.单相连续结构——指构成聚合物共混物的两个相或者多个相中只有一个相

2、连续。此连续相可看作是分散介质，又称之为基体(matrix)，其他的相分散于连续相中，称为分散相(dispersedphase)，又称为相微区(phasedomain)。单相连续结构又因分散相相畴的形状、大小以及与连续相结合情况的不同而表现为多种形式。4（1）分散相形状不规则分散相是由形状很不规则、大小极为分散的颗粒所组成。机械共混法制得的产物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，含量较小的组分构成分散相，分散相颗粒尺寸通常为1～10µm左右。5(1)分散相形状不规则图3－1PMMA/SAN共混

3、物的透射电镜照片(黑色为SAN)图3－2机械共混法HIPS的透射电镜照片(黑色为PB橡胶相)6（2）分散相形状较规则分散相颗粒较规则(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。7(2)分散相形状较规则图3－38.7%羧基丁腈（CTBN）橡胶增韧环氧树脂的透射电镜照片黑色小球为CTBN橡胶粒子图3－4SBS三嵌段共聚物的透射电镜照片丁二烯含量为20%，黑色部分为丁二烯嵌段微区8(3)分散相为胞状结构或香肠状结构分散相内又含有连续相成分，在分散相粒子内部，分散相成分构成连续相，而包含在其中的连续相成分形成的

4、细小包容物又构成分散相，也就是形成所谓的“包藏”结构。形态类似“细胞”或香肠。接枝共聚物、IPNs大都具有这种类型的形态结构。图3－5含6%聚丁二烯接枝共聚HIPS薄膜的结构9(4)分散相为片层状ScanningelectronmicrographsofHDPE/PA-6blends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，进一步形成了分散相的片层102.相互贯穿的两相连续结构共混物中两种组分均构成连续相互穿网络聚合物（IPNs）是两相连续结构的典型例子两相连续结构的杨氏模量与组成的关系可用Davies方

5、程表示E1/5=φ1E11/5+φ2E21/5式中φ1、φ2为两种组分的体积分数，E、E1、E2分别为共混物和两种组分的杨氏模量。IPNs中两个相的连续程度一般不同。连续性较大的相，对性能的影响较大。两组分的相容性越大、交联度越大，则IPNs两相结构的相畴越小。113.两相交错或互锁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这种结构中没有一相形成贯穿整个试样的连续相，而且两相相互交错形成层状排列，难以区分连续相和分散相嵌段共聚物产生旋节相分离以及当两嵌段组分含量相接近时常常形成这种结构以嵌段共聚

6、物为主要成分的聚合物共混物也容易形成这类形态图3－7丁二烯含量为60%的SBS三嵌段共聚物的形态结构。黑色部分为丁二烯相，白色部分为苯乙烯相12TheAFMphotographsofPP/LLDPE（50/50）blendsobtainedbyinjectionmoldingandhighshearconditionSD相分离由于PP的模量高于LLDPE，图中较亮的区域表示PP相，较暗的区域表示LLDPE相。13嵌段共聚物及嵌段共聚物/均聚物共混物形态结构模型白色为组分A；黑色为组分B14相逆转(phaseinver

7、sion)聚合物共混物可在一定的组成范围内发生相的逆转，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，常可形成两相交错、互锁的共连续形态结构，使共混物的力学性能提高。这就为混合及加工条件的选择提供了一个重要依据。15phaseinversion(a)(b)(c)(d)(e)SEMphotographsofPP/PSobtainedbyinjectionmolding，PP/PS=(a)90/10,(b)70/30,(c)50/50,(d)30/70and(e)20/8016相逆转

8、和SD相分离的区别SD起始于均相的、混溶的体系，经过冷却而进入旋节区从而产生相分离。相逆转是在不混溶共混物体系中形态结构的变化。SD可发生于任意浓度，而相逆转仅限于较高的浓度范围。SD产生的相畴尺寸微细，在最初阶段为纳米级，而相逆转导致较粗大的相畴，尺寸为0.1一10µm。总之，与相逆转相比，SD可在更宽的浓度范围内对聚合物共混物性能进行更好的