chap3橡膠的共混改性(編輯修改稿)
2025-01-19 14:30 本頁面
【文章內容簡介】 出現(xiàn)且其值與兩純組分 Tg分別吻合時，說明二者是完全不相容的； ? 當有兩個 Tg出現(xiàn)但其間距與前一種情況相比明顯縮短了，說明二者有部分相容性 第三節(jié) 聚合物共混物的形態(tài)結構 聚合物共混物的形態(tài)結構也就是它的聚集態(tài)結構，包括共混物的相態(tài)類型、多相體系中分散相的分散程度和均一性以及兩相的界面結構等內容。 一、共混物的相態(tài)類型及其性能的關系 聚合物共混物是由兩種或兩種以上的聚合物組成，因而可能形成兩個或兩個以上的相態(tài)，通常以雙組分共混物為最常見。它的相態(tài)按照有無相分離現(xiàn)象而分為均相結構和兩相結構。前者很少見。更有意義的是后者，它又可分為單相連續(xù)結構和兩相連續(xù)結構。 1. 單相連續(xù)結構 單相連續(xù)結構是指共混物中一個組分為分散相，另一組分為連續(xù)相的多相結構。它是多相結構共混物中的一種。從相結構角度看，多相結構必然存在著分散介質和分散相，其中分散介質也叫連續(xù)相。由于連續(xù)相包圍著分散相，所以也常常形象地叫連續(xù)相為“海相”，分散相為“島相”。因此單相連續(xù)的多相結構也常被稱作“海 島”結構。 單相連續(xù)的多相共混物，在橡膠共混物及橡膠與塑料的共混物中最為常見。 2. 兩相連續(xù)結構 兩相連續(xù)結構是共混物中兩個組分都是連續(xù)相或是相互貫穿交錯的結構。兩個都是連續(xù)的多相結構又叫“海 ?！敖Y構。當兩組分以等體積共混時往往出現(xiàn)這種相互穿插的連續(xù)相結構，如 50/50的NBR/SBR或 BR/PE等。 共混物如果形成了“海 ?！苯Y構，性能普遍較差。 二、海 島結構中的分散度和均一性 1．分散度 分散度是指島相顆粒的大小，用島相顆粒的平均粒徑表征，粒徑小，分散度高。文獻中所說的平均粒徑一般是指平均算術粒徑： 對大量共混物研究表明，島相粒徑在 3微米以下是可取的，最好是 1微米之間。 ???iiiSndnd 島相的均一性是指島相尺寸分散的均勻程度。島相分散均勻度越高，島相對海相的改性作用就越充分。同時也使共混物中各部分的結構趨于相同，從而減少了結構缺陷，提高共混物制品的使用性能。 三、海 島結構中兩相聚合物的界面結構 共混物中的多相體系存在三種區(qū)域結構：兩種聚合物各自獨立的相和這兩相之間的界面層。 界面層也稱過渡區(qū)。在此區(qū)域發(fā)生兩相的粘合和兩種聚合物鏈段之間的相互擴散。界面層結構，特別是兩種聚合物之間的粘合強度，常對共混物的性質，特別是力學性質有著決定性的影響。如何提高這種混合體系界面的親和性和穩(wěn)定性，對提高共混物的物性十分關鍵。 從共硫化的角度來看，相界面層也是有利的區(qū)域。已經(jīng)證實，使用合適的交聯(lián)體系即使共混物呈多相結構，也可保證硫化的橡膠共混物具有滿意的使用性能。因此，界面狀態(tài)在非均相混合體系中是十分重要的問題。 界面層的形成 界面層的形成是兩種聚合物分子的鏈段滲透、擴散及相互作用的結果，它體現(xiàn)了兩相之間有限的相容性。 聚合物共混物界面層的形成可分為兩個步驟 : ? 第一步是分別由兩種聚合物組分所構成的兩個相之間的接觸； ? 第二步是兩種聚合物大分子鏈段之間的相互擴散。 界面層的厚度 界面層的厚度主要取決于兩組分的相性大小和分子量的大小。相容性好或分子量小，兩種大分子鏈段容易相互滲透和擴散，形成的界面厚度就大一些。從聚合物表面自由能和界面張力的角度來看，若兩組分的表面自由能相近或界面張力小，在共混過程中兩種聚合物熔體之間容易相互浸潤，兩聚合物分子鏈段就會在界面處相互擴散，形成一定厚度的界面層，且界面張力越小界面層就越穩(wěn)定。 兩種聚合物溶解度參數(shù)差越小，界面張力越小。如圖所示， BR/NR、 SBR/NR、 CR/EPDM和SBR/NBR30等體系的溶解度參數(shù)差由小到大，界面張力隨之增加，界面層則變薄。 界面層內聚合物分子鏈的濃度變化 四、影響聚合物共混物形態(tài)結構的因素 1．影響相形態(tài)結構的因素 (1)組分配比的影響 對不相容或部分相容聚合物來說，組分配比與聚合物相態(tài)結構的形成有密切關系。當兩聚合物的初始粘度和內聚能接近時，共混體系中量多的聚合物容易形成海相，量少者易形成島相。 ( 2 )聚合物熔體黏度比的影響 黏度低的組分流動性好，容易成海相，黏度高的不容易被分散，形成島相，這一現(xiàn)象稱為“軟包硬”。 組分黏度比及組分配比與共混物相態(tài)的關系 （ 3）內聚能的影響 兩組分內聚能相差較大時，其相形態(tài)主要取決于內聚能。如 CR/NR=75/25體系，由于 CR內聚能高，不容易被破碎分散而成為島相。 2. 影響島相形態(tài)結構的因素 所謂島相形態(tài)結構是指島相顆粒的大小、粒徑及其分布。 （ 1）組分相容性 相容性越好，彼此分子親和力越大，從而相互擴散能力強，島相分散度高，粒徑小，相
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