[高等教育]第五章聚合物共混與復合材料(編輯修改稿)
2025-02-15 18:59 本頁面
【文章內容簡介】 眼或光學顯微鏡觀察不到兩相的存在）； 呈現(xiàn)微觀的相分離（電子顯微鏡可以觀察到兩相結構的存在）； 材料此時具有兩個 Tg，兩相均具有各自的獨立性 影響高分子相容性的主要因素 —— 分子間相互作用 (1) 氫鍵 (2) 電荷轉移作用 (3) 離子間作用 (4)共價鍵作用 SO3H H2N + SO3 H3N + COOH HO + COO 增容作用有兩方面含義： 一是使聚合物之間易于相互分散以得到宏觀上均勻的共混物； 另一是改善聚合物之間相界面的性能，增加相間的黏合力，從而使共混物具有長期穩(wěn)定的優(yōu)良性能。 增容劑的主要作用： （ 1）降低相間的界面能； （ 2）提高分散相的分散度； （ 3）改善界面粘合力； （ 4）使體系更穩(wěn)定，防止進一步的相分離。 產生增容作用的方法有： 加入增溶劑，即加入大分子共溶劑； 混合過程中化學反應所引起的增容作用，混合過程中使共混物組分發(fā)生交聯(lián)也是一種有效的增容方法。 聚合物組分之間引入相互作用的基團 共溶劑法和 IPNs法 聚合物共混物的形態(tài)結構 ? 分子水平上的互混相容 —— 均相體系 ? 二個組分各自成相 —— 非均相體系 非均相共混高聚物的結構 兩相織態(tài)結構 海島結構： 絕大多數(shù)高分子之間的混合物不能達到分子水平的混合，也就是說不是均相混合物，而是非均相混合物，俗稱 “ 兩相結構 ” 或 “ 海島結構 ” 特點：在宏觀上不發(fā)生相分離，但微觀上觀察到相分離結構。 :用 5％順丁橡膠的 PS溶液在攪拌下聚 合而成的高抗沖聚苯乙烯 HIPS 顆粒狀的 “ 島 ” 是橡膠相，分散在連續(xù)的聚苯乙烯塑料相之 “ 海 ” 中。從較大的橡膠顆粒內部，還可能觀察到包藏著許多聚苯乙烯。 HIPS的海島結構 類型 ? 按照相的連續(xù)性可分成三種基本類型： ?單相連續(xù)結構，即一個相是連續(xù)的，另一個相是分散的 ?兩相互鎖或交錯結構 ?相互貫穿的兩相連續(xù)結構 ? 單相連續(xù)結構是指構成聚合物共混物的兩個相或多個相中只有一個相是連續(xù)的。此連續(xù)相可看作分散介質，稱為基體，其他的相分散于連續(xù)相中，稱為分散相。 ? 分散相形狀不規(guī)則 ? 分散相顆粒較規(guī)則 ? 分散相為胞狀結構或香腸狀結構（特點是分散相顆粒內尚包含連續(xù)相成分所構成的更小顆粒） ? 分散相為片層狀（此種形態(tài)是指分散相呈微片狀分散于連續(xù)相基體中，當分散相濃度較高時，進一步形成了分散相得片層） ?一般 含量少 的組分形成 分散相 ，而 含量多 的組分形成 連續(xù)相 ； ?隨著分散相含量的逐漸增加，分散相從球狀分散變成棒狀分散； ?到兩組分含量相近，則形成層狀結構，此時兩個組分都呈連續(xù)相。 A球 B球 B棒 AB層 A棒 組分 A增加，組分 B減少 左邊是垂直于薄膜表面的切片，右邊是平行于薄膜的切片。 SBS嵌段共聚物， S/B=80/20， PB形成球狀分散 SBS嵌段共聚物， S/B=60/40， PB以圓棒狀分散在 PS中 SBS嵌段共聚物， S/B=40/60，層狀交替排列 根據(jù)二相 “ 軟 ” 、 “ 硬 ” 情況可以分四類： 1） 分散相軟（橡膠） 連續(xù)相硬（塑料） 例如：橡膠增韌塑料（ ABS、 HIPS、 PVC+CPE、PP+EPR 等 ） 2） 分散相硬 連續(xù)相軟 例如：熱塑性彈性體（ SBS） 3） 分散相軟 連續(xù)相軟 例如：天然橡膠與合成橡膠共混 4） 分散相硬 連續(xù)相硬 例如： PC＋ PE 、 PPO（ PC）＋ PS等 ? 這類形態(tài)結構也稱為兩相共連續(xù)結構，包括層狀結構和互鎖結構。 ? 嵌段共聚物產生兩相旋節(jié)分離以及當兩嵌段組分含量相近時常形成這類形態(tài)結構。 ? 聚合物共混物可在一定的組成范圍內發(fā)生相的逆轉。 相互貫穿的兩相連續(xù)形態(tài)結構 ? 相互貫穿的兩相連續(xù)形態(tài)結構的典型例子是互穿網絡聚合物（ IPNs）。在 IPNs中兩種聚合物網絡相互貫穿，使得整個共混物成為一個交織網絡，兩個相都是連續(xù)相。 含結晶聚合物的共混物形態(tài)特征 ? 對結晶聚合物的情況尚需考慮共混后結晶形態(tài)和結晶度的改變。 如何解決基體與增強材料的粘結 增 強 材 料 界 面 作 用 區(qū) 基 體 結構物 結構決定其力學性能 第一步是兩相之間的相互接觸， 第二步是兩種聚合物大分子鏈段之間的相互擴散。 擴散的推
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