聚合物共混原理第三章聚合物共混物相容性(已修改)
2025-04-03 07:33 本頁面
【正文】 1 第三章 聚合物共混物的相容性 1. 相容性及其分類 2. FloryHuggings聚合物共混體系熱力學(xué)理論 3. 聚合物之間相容性的判據(jù) 4. 聚合物間的相容性與共混物形態(tài)結(jié)構(gòu)的關(guān)系 5. PP共混體系相圖 6. 聚合物共混體系的相分離機(jī)理 內(nèi) 容 2 從廣義上講 ， 共混高聚物也是一種溶液 。 要使完全互溶 ， △ FM必須小于零 。 PP的混合熵 Δ SM很小 。 而混合過程常為吸熱過程 ，因此一般情況下 ， △ FM0. 所以絕大多數(shù)共混高聚物不能達(dá)到分子水平的混溶 。 相容性 ? 1 相容性及其分類 3 ?結(jié)構(gòu)決定性能。要得到具有目標(biāo)性能的聚合物共混物，必須使得共混物具有一定的形態(tài)結(jié)構(gòu)。 ?影響聚合物共混物形態(tài)結(jié)構(gòu)的因素有： 聚合物之間的相容性；共混物組成；制備方法；工藝條件；設(shè)備條件；等。 ?研究聚合物之間的相容性，對于聚合物共混物的配方、結(jié)構(gòu)設(shè)計具有重要意義。 相容性影響著共混物的形態(tài)結(jié)構(gòu) 4 ① 熱力學(xué) 相容性 （ 混溶性 ） 相互混合的組分以任意比混合 ， 都能形成均相體系 ， 這種相容性叫熱力學(xué)相容性 。 ② 工藝相容性 （ 相互接納能力 ） 對于一些熱力學(xué)相容性不太好的共混高聚物 ， 經(jīng)適當(dāng)加工工藝 ， 形成結(jié)構(gòu)和性能穩(wěn)定的共混高聚物 ， 則稱之為具有工藝相容性 。 其依賴于 : 相容性的分類 工藝相容性 熱力學(xué)相容性 工藝條件 5 ?2 FloryHuggings聚合物共混體系熱力學(xué)理論 1. PP共混相容性理論 2. 聚合物間相容性的熱力學(xué)分析 3. 影響聚合物間熱力學(xué)相容性的因素 主要內(nèi)容 6 ? 熱力學(xué)理論是了解 PB和聚合物合金行為和性能的關(guān)鍵 ? 由于大分子的自擴(kuò)散系數(shù)較低 ， 通常很難達(dá)到熱力學(xué)平衡 ，即使在擠出機(jī)或者注射機(jī)等加工設(shè)備中獲得接近平衡的條件 ， 在 擠 出 或 者 模 壓 的 過 程 中 也 很 難 保 持 平 衡 ? 而且 PB粘度高 ， 在實(shí)驗(yàn)室通常是把兩種聚合物溶解在共溶劑中 ， 然后干燥 。 不過用溶劑澆注法制備的聚合物共混物 ， 其形態(tài)依賴于溶劑 、 溫度 、 時間和濃度的變化 。 把這些相互影響的數(shù)據(jù)直接用于工業(yè)化生產(chǎn)具有一定風(fēng)險 前 言 7 ? 為了減少上述影響 ， 應(yīng)該采用接近工業(yè)生產(chǎn)的熔融混合法 ， 這樣才能了解混合物的性能 ? 在遠(yuǎn)離平衡條件下生產(chǎn)的 PB會存在嚴(yán)重問題 ，比如在使用期間性能會向平行方向漂移 ， 其相熟化和力學(xué)性能的下降可能導(dǎo)致嚴(yán)重后果 8 9 首先回顧高分子物理的知識，即聚合物 溶劑（ PS）體系理論 根據(jù) Flory－ Huggins晶格模型理論， [11]、 [22]、 [12]分別是相鄰的 一對溶劑分子，相鄰的一對鏈段、和相鄰的一個溶劑 鏈段對 。則混合過程可用下式表示： 10 11 這里， Z是晶格的配位數(shù)， N1為溶劑個數(shù)； φ 2為高分子體積分?jǐn)?shù)。 可見， χ 1取決于 T和△ ε ，可以為負(fù)值。 對于一個固定的聚合物共混體系， χ 1值僅決定于 溫度 T 12 1 PP共混相容性理論 1949年， Flory和 Huggins根據(jù)液液平衡的晶格理論，得出了 PP熱力學(xué)表達(dá)式： 和高分子溶液（ PS）的熱力學(xué)表達(dá)式一致，只是只是把 χ1換成了χ12（ HF相互作用參數(shù)）。 但他認(rèn)為， χ12是純粹的焓，是非負(fù)的，也就是△ H〉 0，則僅由于△ S的作用才能滿足△ F〈 0，達(dá)到 PP之間的相互混溶 . 評價：這一理論僅對特殊的的碳?xì)浠旌衔锊庞邢薅鹊倪m用，而難以解釋某些 PP之間較大的相容性。后來對此理論進(jìn)行了一系列改進(jìn)。 13 近年來相聚發(fā)展了一些新的理論，如狀態(tài)方程理論，氣體晶格理論，強(qiáng)相互作用理論，和 混合熱理論 。但均有各自的不足（可參閱 《 聚合物共混物與合金 》 ，沈家瑞，賈德民編著，廣州，華南理工大學(xué)出版社， 1999）。 混合熱理論 出發(fā)點(diǎn)是：對于 PB，由于△ Sm很小， PP之間的相容性決定于混合熱，混合熱是根據(jù) PP鏈段之間的吸引－排斥作用來計算的?；旌蠠崂碚撾m然較簡單，但在理論描述方面比較準(zhǔn)確，在估計相容性上比較有效。 14 2. 聚合物間相容性的熱力學(xué)分析 15
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1