【文章內(nèi)容簡介】 和獨(dú)立相區(qū)的差別 ① 兩種分子鏈的分布是不均勻的，從相區(qū)內(nèi)到界面形成一濃度 梯度 ； ② 分子鏈比各自相區(qū)內(nèi)排列松散，因而密度稍 低于 兩相聚合物的平均密度； ③ 界面層內(nèi)往往 易聚集 更多的表面活性劑及其他添加劑等雜質(zhì)，分子量較低的聚合物分子也易向界面層遷移。這種表面活性劑等低分子量物越多，界面層越穩(wěn)定，但對(duì)界面粘結(jié)強(qiáng)度不利。 ABA型嵌段共聚物界面層示意圖 嵌段共聚物產(chǎn)生相分離結(jié)構(gòu)，兩相之間同樣存在界面層，和一般共混體系不同的是在界面層內(nèi)兩種嵌段是 化學(xué)鍵聯(lián)接， 其結(jié)點(diǎn)都存在于界面層中。 嵌段共聚物界面層的形態(tài)隨微區(qū)的形態(tài)而改變，當(dāng)微區(qū)是球狀分布，界面層是球殼狀；當(dāng)微區(qū)是柱狀分布，界面層是柱殼狀；當(dāng)兩相為層狀交錯(cuò)結(jié)構(gòu)，界面層也是層狀。 AB型嵌段共聚物界面層體積分?jǐn)?shù)與溶解度參數(shù)的關(guān)系 在高分子量或有大的鏈段間相互作用時(shí)界面體積分?jǐn)?shù)接近零 (界面接近一個(gè)平面 )； 在低分子量或 δA≈δB時(shí)，則界面區(qū)體積分?jǐn)?shù)接近于 1，表明體系沒有分相。有一些嵌段共聚體系確實(shí)存在此情況，如聚苯乙烯 聚 α甲基苯乙烯、聚砜 聚碳酸酯等。 處于這兩種極端情況的中間狀態(tài)則有一個(gè) 界面區(qū)的第三相 ，其性質(zhì)介于 A與 B分子之間，這是已經(jīng)被大量實(shí)驗(yàn)所證實(shí)的。 2)(/K BAM ??? ?＝界界面層的性質(zhì) ? Bare研究發(fā)現(xiàn)，界面層的玻璃化溫度 介于兩種聚合物組分玻璃化溫度之間 。當(dāng)分散相的比表面積小于 25μm1時(shí)，共混物有兩個(gè)明顯的力學(xué)損耗峰；比表面積大于 25μm1時(shí)，只有一個(gè)明顯的力學(xué)損耗峰。 ? Kaplan指出，當(dāng)分散相顆粒直徑大于 ，共混物有兩個(gè)明顯的玻璃化溫度，分別對(duì)應(yīng)于兩聚合物組分的玻璃化溫度；當(dāng)粒徑在 ～ ，兩個(gè)玻璃化溫度相互靠攏；當(dāng)粒徑小于 廣的玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)域。這是由于隨著分散相顆粒的減小，界面層體積分?jǐn)?shù)增大的緣故。漸變型 IPN可視為全部由界面層構(gòu)成的材料。 ? Helfand證實(shí)，在界面層聚合物的密度已有所改變，聚合物大分子的 形態(tài)和聚合物的超分子結(jié)構(gòu)都有不同程度的改變 ，例如有時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定程度的取向作用。 上述事實(shí)表明，界面層的力學(xué)松弛性能與本體相是不同的；界面層及其所占的體積分?jǐn)?shù)對(duì)共混物的性能有顯著影響。這也解釋了相疇尺寸對(duì)共混物性能有明顯影響的事實(shí)。無論就組成而言，還是就結(jié)構(gòu)和性能而言，界面層都可看作是介于兩種聚合物組分單獨(dú)相之間的 第三相 。 其他影響因素 添加劑分布 ? 在共混體系中若有其他添加劑時(shí)，添加劑在兩種聚合物組分單獨(dú)相中和在界面層中的分布一般也不相同。 ? 具有表面活性劑的添加劑、增混劑以及表面活性雜質(zhì)會(huì)向界面層集中，這可增加界面層的穩(wěn)定性。 ? 當(dāng)聚合物分子量分布較寬時(shí)，由于低分子級(jí)分表面張力較小，因而它會(huì)向界面層遷移。這雖然有利于界面層的熱力學(xué)穩(wěn)定性，但往往會(huì)使界面層的力學(xué)強(qiáng)度下降。 相界面效應(yīng) ? 力的傳遞效應(yīng) 當(dāng)材料受到外力作用時(shí)，作用于連續(xù)相的外力會(huì)通過相界面?zhèn)鬟f給分散相；分散相顆粒受力后發(fā)生變形，又會(huì)通過界面將力傳遞給連續(xù)相。為實(shí)現(xiàn)力的傳遞，要求兩相之間具有良好的界面結(jié)合。 ? 光學(xué)效應(yīng) 制備具有特殊光學(xué)性能的材料。如將 PS與 PMMA共混，可以制備具有珍珠光澤的材料。 ? 誘導(dǎo)效應(yīng) 誘導(dǎo)結(jié)晶，可形成微小的晶體，避免形成大的球晶，對(duì)提高材料的性能具有重要作用。 ? 聲學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)效應(yīng)等 界面層對(duì)性能的重要性 ? 聚合物共混物中界面相的組成、結(jié)構(gòu)與獨(dú)立的相區(qū)有所不同，它對(duì)聚合物共混物的性能，特別是力學(xué)性能有著重要的影響。 ? 聚合物共混物中兩相之間的界面如果分得非常清楚，兩相中的分子或鏈段互不滲透，相間的作用力必然很弱，這樣的體系必然不會(huì)有好的強(qiáng)度。 ? 力學(xué)相容的共混物在界面層內(nèi)兩相的分子鏈共存，兩種聚合物分子鏈段在這里互相擴(kuò)散、滲透，形成相間的過渡區(qū)，它對(duì)穩(wěn)定兩相結(jié)構(gòu)的形態(tài)，提高相間界面粘結(jié)力，進(jìn)而提高共混物材料的力學(xué)性能起著很大作用。 ? 改善界面層，重要的是需要提高共混體系的相容性。 常見的改善界面相容性的方法 ? 通過共聚改變某聚合物的極性； ? 通過化學(xué)改性的方法，在一組分或兩組分上引入極性基團(tuán)或反應(yīng)基團(tuán)； ? 在某聚合物上引入特殊作用基團(tuán)； ? 加入第三組分進(jìn)行增容； ? 兩相之間產(chǎn)生部分交聯(lián)，形成物理或化學(xué)纏結(jié)； ? 形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（ IPN）； ? 改變加工工藝，施加強(qiáng)烈的力剪切作用等。 增容劑 ? 當(dāng)兩種相容性較差的聚合物進(jìn)行共混時(shí)，由于分散相和連續(xù)相界面的張力過大，使兩組分間缺乏親和性，故界面粘合力低，力學(xué)性能大幅度降低，導(dǎo)致在加工或產(chǎn)品使用過程中會(huì)出現(xiàn)分層或斷裂現(xiàn)象。 ? 增容劑就是以界面活性劑的形式分布于共混物兩相界面處，使界面張力降低，增加共混組分之間的相容性和強(qiáng)化聚合物之間的界面粘結(jié)。 Schematic sketch of the interfacial region of an immiscible blend posed of phase A, phase B, and an interfacial layer C. (a) An immiscible blend of A and B with little chain entanglement at the interface, thus, heat transfer from one phase to the other is difficult。 (b) an immiscible blend of A and B in the presence of a copolymer as patibilizer at the interface to enhance chain entanglements, thus, heat transfer from one phase to the other is enhanced. 增容劑的作用 ? 提高共混的分散度，使分散相顆粒細(xì)微化和均勻分布； ? 加強(qiáng)共混物兩相間的粘合力，使不同相區(qū)間能更好地傳遞所受的應(yīng)力，使呈熱力學(xué)不相容的共混物成為工藝相容的共混物。 增容劑的基本考慮 ? 能降低表面自由能，在混合過程中具有良好的分散能力； ? 能與共混物的兩個(gè)相均有良好的相容性和粘合力，并優(yōu)先集聚在兩相表面而不單獨(dú)于共混物中的任何一相。 增容劑分類 增容劑 高分子型 低分子型 （ 均為反應(yīng)型 ） 非反應(yīng)型 反應(yīng)型 （ 羧酸型 、 酸酐型 、 環(huán)氧型等 ） 無規(guī)共聚物 均聚物 接枝共聚物 嵌段共聚物 （ AB型 、 AC型 、ABC型 、 CD型 ）