聚合物共混物的性能
聚合物共混物的相容性
一相 两相
具有上临界混容温度的体系
两相 一相
具有下临界混容温度的体系
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第一节 聚合物共混物相容性的基本概念
二、聚合物共混物的相图
相图—相图是用来表示材料 相的状态与温度及组成关系 的综合图形，它反映了组成 成分及温度变化时所可能发 生的相的变化。
相图可直观地描述聚合物共 混物的相容性。
混溶性——异种聚合物不能实现分子量级相互溶 解的混合系，但比较容易获得所期待的性能的能 力，即共混体系中成分物质的界面结合能力 （compatibility）。
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第一节 聚合物共混物相容性的基本概念
一、共混物的相容性 5. 完全相容
完全相容的聚合物共混体系，其共混物可形成均相 体系。
2. 聚合物的相容性(miscibility)
聚合物之间的相容性，就是表示聚合物混合体系形成单一相（分 子量级的混合）的能力。是指聚合物之间相互溶解的能力，代表 热力学相互溶解，其判据为共混物具有单一的Tg
从热力学角度而言，是指在任何比例混合时，都能形成分子分散 的、热力学稳定的均相体系，即在平衡态下聚合物大分子达到分 子水平或链段水平的均匀分散
1）在通常的温度、压力、组成范围内能够形成单一相
2）形成单一相的热力学的必要条件是混合的吉布斯自由能量ΔGm< 0
热力学因素是共混体系形成均相体系或发生相分离的内在动力， 基本理论体系是“Flory-Huggins模型”
实际应用中，热力学相容体系很少
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第一节 聚合物共混物相容性的基本概念
LCST: 聚苯乙烯/聚甲基乙烯基醚、
聚己内酯/苯乙烯一丙烯腈共聚物、
聚苯乙烯/聚甲基丙烯酸甲酯、
聚合物共混的形态
聚合物共混的形态
聚合物共混是指将两种或多种不同的聚合物混合在一起，通过物理或
化学方法形成一个新的材料。
共混材料可以具有比单一聚合物更好的
性能，如力学性能、热稳定性、耐磨性、透明度等。
共混材料的形态
可以分为以下几种：
1. 相分离型共混
相分离型共混是指两种或多种聚合物在混合后相互不溶，形成两个或
多个相区域。
每个相区域中都含有一种或多种聚合物，这些区域之间
通过界面结构连接起来。
相分离型共混通常需要添加一些表面活性剂
来改善不同相之间的亲和力。
2. 交替型共混
交替型共混是指两种或多种聚合物在混合后形成一个交替排列的结构。
这些聚合物按照一定的规律交替出现，形成一个类似于“条纹”的结构。
交替型共混通常需要通过特殊的制备工艺来实现。
3. 微相分离型共混
微相分离型共混是指两种或多种聚合物在混合后形成许多微小的相区域。
这些相区域的尺寸通常在10纳米到1微米之间，需要通过高分子自组装或特殊的制备工艺来实现。
微相分离型共混通常具有较好的力学性能和透明度。
4. 互穿型共混
互穿型共混是指两种或多种聚合物在混合后形成一种类似于网络结构的体系。
其中每一种聚合物都穿透了另一种聚合物的网络结构中，形成了一种类似于“交错”的结构。
互穿型共混通常需要通过特殊的制备工艺来实现。
总之，不同类型的共混材料具有不同的形态和性能表现。
选择合适的制备方法和配方可以得到理想的共混材料，并拓展其应用领域。
聚合物共混原理
聚合物共混原理引言：聚合物共混是指将两种或多种聚合物混合在一起形成新的材料体系。
通过共混可以改善聚合物材料的性能，拓宽其应用领域。
聚合物共混的原理是基于相容性和互穿网状结构的形成。
本文将介绍聚合物共混的原理及其应用。
一、相容性理论：聚合物的相容性是指两种或多种聚合物在混合溶液或熔体中能形成均匀透明的体系。
相容性的形成取决于聚合物的结构和亲疏水性。
当两种聚合物具有相似的结构和亲疏水性时，它们之间的相互作用力较强，容易形成相容体系。
相反，如果两种聚合物结构差异较大或亲疏水性不一致，它们之间的相互作用力较弱，很难形成相容体系。
二、互穿网络结构理论：聚合物共混的另一个重要原理是互穿网络结构的形成。
在共混体系中，两种或多种聚合物在分子水平上相互渗透并形成互穿网络结构。
这种互穿网络结构使共混体系的力学性能得到了显著提升。
通过互穿网络结构，聚合物共混材料可以获得更高的拉伸强度、韧性和耐磨性。
三、聚合物共混的应用：聚合物共混广泛应用于各个领域，如塑料工业、橡胶工业、纺织工业等。
以下是几个常见的聚合物共混应用案例：1. 塑料共混：将两种或多种聚合物混合在一起，可以获得新的塑料材料，具有综合性能的优势。
例如，聚乙烯和聚丙烯的共混可以获得具有良好韧性和耐热性的材料。
2. 橡胶共混：橡胶共混是将两种或多种橡胶混合在一起形成新的橡胶材料。
通过橡胶共混可以改善橡胶的加工性和力学性能。
例如，丁腈橡胶和丁苯橡胶的共混可以获得具有优异耐油性和耐磨性的橡胶材料。
3. 纺织品共混：纺织品共混是将不同纤维材料混纺在一起形成新的纺织品。
通过纺织品共混可以获得具有多种性能的纺织品，如抗菌性、防燃性等。
4. 聚合物复合材料：聚合物复合材料是将聚合物与其他材料（如纤维增强材料、填料等）混合在一起形成新的材料体系。
聚合物复合材料具有较高的强度、刚度和耐磨性，广泛应用于航空航天、汽车制造等领域。
结论：聚合物共混是一种将两种或多种聚合物混合在一起形成新的材料体系的方法。
6 第三章 聚合物共混物的相容性
第五节 聚合物相容性的判据及测定方法
二、测定方法 2. 光学显微镜法
光学显微镜包括透射光显微镜、反射光显微镜、暗场显微镜、 偏光显微镜、相差显微镜和干涉显微镜。光学显微镜可以直接 观察大块试样，但分辨率受光波衍射的限制，仅能提供微米数 量级的形貌细节（～200nm）。 透射光显微镜：可观察不透明的，有色的试样，要求试样制得 很薄。但对于透明物，由于反差太低，观察不清。 反射光显微镜：试样不透明，比较厚，可以观察表面结构。 暗场显微镜（或超显微镜）：利用粒子对光的散射来推断两相 结构。高强度的光垂直于光轴可以观察到远远小于显微分辨能 力的散射光的粒子。但一般不常用于聚合物－聚合物体系的研 究。
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第五节 聚合物相容性的判据及测定方法
各种分子量聚异丁烯—聚苯乙烯混合物的浊点（C.P.）曲线
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第五节 聚合物相容性的判据及测定方法
二、测定方法 1. 目测法（浊度法）
这种方法的优点是实验仪器和实验过程较为简单。 但在机理上也存在着一定的缺陷。 如果出现以下情况，即使共混物中各相分离，其试 样也是光学透明的：（1）共混物中各相的折射率 相近；（2）共混物中各相的粒子尺寸远小于可见 光的波长；（3）试样太薄；（4）共混物的分散相 的含量太小。同时，人的视觉差异等因素也会影响 测试结果。
聚合物共混改性
材料科学与工程学院
戴亚辉
第三章 聚合物共混的相容性
第三章 聚合物共混物的相容性
1 第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 聚合物共混物相容性的基本概念 聚合物共混物相容热力学理论 聚合物共混物相分离机理 影响聚合物共混物相容性的因素 聚合物相容性的判据及测定方法 聚合物共混物的相界面
05-1第五章 聚合物共混改性
若Δ δ 很大，即δ ห้องสมุดไป่ตู้与δ 2相差较大，则在共混时，内聚 能密度高较大的分子链必然紧缩成团，致使内聚能密度 较小的分子链难以与它共混。
通常，对于非晶态聚合物，
<1
聚合物之间有一定的相容性。
对于结晶聚合物（其中有一个或多个为结晶）时， Δ δ 的估算就不太准确了。
如PE δ =8.0- 8.2；丁基橡胶 δ =7.9 ，相近，但相容性 不好。 ** *Δ δ 可估算非晶态聚合物共混体系的相容性。对于组分 中含有结晶聚合物时就不太准确。 通常，共混体系中，δ 值较高的组分倾向于成为分散相； δ 值较低的组分倾向于成为连续相。
2 三维溶度积参数
上述的δ 理论中仅考虑到分子间的色散力，因此只适 用于非极性聚合物共混体系。当分子间有极性作用或 能形成氢键时，则需要三维溶度积参数。
2 d 2 p
2 H
δ d 、δ p 、δ H 分别为色散力、偶极力、氢键对溶读积 参数的贡献。 （假定液体的蒸发能力为色散力、偶极力和氢键这三种 力贡献的总和。） 小结：三维溶度积参数的数据很少，其测定也很复杂。因 此，此公式实用性不强。
此外，PVC/CPE、PVC/NBR共混体系，当橡胶组分在10% 左右也会形成“海－海结构”。
形态小结
在相结构中有一个过渡过程： 随着橡胶组分的增加，橡胶相由分散相向连续相 转变。 一般情况下： R< 20%时，P为连续相，R为分散相。 “海—岛” 结构； R为30~40%时， P、 R为连续相。 “海—海” 结构； R > 60%时， R为连续相，P为分散相。“倒 海—岛”结构。 通常含量较多的组分为连续相； 含量较少的组分为分散相。
Small据分子的内聚能具有加和性提出用聚合物的结 构单元来估算δ 。 δ 与分子吸引常数的关系为： ρ ：聚合物的密度，g/cm3 ； M：聚合物链节的分子量， g； Gi ：聚合物链节的摩尔吸引常数 [cal0.5/cm3· ]，可 mol 以查表得到。 δ : cal0.5/cm3.5•mol
聚合物共混物的流动性能估算
聚合物共混物的流动性能估算上海北京顺德文章来自于塑料产业论坛（ ）聚合物共混物的性能估算历来是学术界热衷的事情，其目的主要在于探索材料结构以及混合物料在加工过程的演变机理、使用过程中的失效机理。
下面结合我自己在塑料行业的从业经历，谈谈聚合物掺混物（blends ）的性能估算，由于经历有限、阅读的文献有限，只是做个大概的总结。
1996年吴培熙、张留成写的《聚合物共混物改性》一书出版，这标志着我国第一本共混改性专著的诞生，它系统总结了共混改性的理论和实践，更多的是多外国的东西的总结。
在这本书里，作者总结了聚合物共混熔体的粘度，给出了非均相共混物熔体的粘度估算的上下限：上限值：η=η2+）（12121/)2/1()/(11ηφηηφ⨯+---------------------------------------------（1）下限：η=η1+）（11122/)2/1()/(1ηφηηφ⨯+- --------------------------------------------(2)式中，φ1、φ2—分别为组分1和组分2的体积分数；η1、η2—分别为组分1、组分2的粘度，η2＞η1；η—共混物的粘度。
Heitmiller 给出近似公式：η1=11ηW ＋22ηW -------------------------------------(3) 式中，η、η1、η2分别为共混物、组分1及2的熔体粘度；W1及W2---为别为组分1和组分2的熔体粘度2004年，化学工业出版社出版了郑州大学王经武写的《塑料改性技术》一书，该书基本套路与吴培熙的《聚合物共混物改性》类似，对新文献做了更多的总结和充实。
该书讲流动性能没有超过吴培熙的书。
2004年科学出版社出版了《聚合物共混物：组成与性能》，该书是吉林大学的一群老师和学生翻译的国外名著，原著由美国D.R.保罗和英国的C.B.巴克纳尔撰写。
原著从1978年就出版了，2000年出了新版。
聚合物共混改性
聚合物共混聚合物共混改性分类物理共混： 主要方法是熔融共混，通常意义上的“混合”。
化学共混： IPN物理／化学共混：兼有物理混合和化学反应的过程，包括反应共混和共聚一共混。
物理共混范围内定义狭义：聚合物共混，是指两种或两种以上聚合物经混合制成宏观均匀物质的过程。
共混的产物称为聚合物共混物。
广义:共混还包括以聚合物为基体的无机填充共混物和短纤维增强聚合物体系、物理／化学共混。
聚合物共混的优势聚合物共混基本作用通过聚合物共混，显著提高聚合物的性能。
通过聚合物共混，在性能基本不变的前提下，降低材料的成本。
通过聚合物共混，获取新的性能。
共混的主要优势：简便易行适应多种规模的生产可为聚合物基新材料的研发与应用提供一个方便有效的运作平台。
共混、共聚对比共混改性的主要方法类型 共混物料状态 设备 应用规模熔融共混 聚合物熔体 挤出机、密炼机、开炼机 大规模工业溶液共混 聚合物溶液 反应釜 实验室、工业（涂料、粘合剂）乳液共混 聚合物乳液 反应釜 工业（涂料、粘合剂釜内共混单体 聚合釜 工艺简单、要求高、应用局限IPN （利用化学交联法制取互穿聚合物网络共混物的方法。
）组分含量的表示方法李波 高材1023班 2012.5.19质量份数通常以主体聚合物的质量为100 份，其它组分的含量以相对于主体聚合物的质量份数表示。
质量份数的表示方法，由于主体聚合物的质量固定为100 份，可以很明显地反映出其它组分的含量变化，特别适合于工业试验中的配方研究。
质量分数以共混组分的质量分数来表征组分含量，是科学研究论文（特别是应用基础研究论文）中经常采用的方法。
其优点在于可以反映出某一组分在体系中所占的比例。
体积分数以共混组分的体积分数来表征组分含量。
一般与质量分数对照使用。
共混物形态的三种基本类型均相体系；“海一岛结构”（单相连续）★：两相体系，一相为连续相，一相为分散相，分散相分散在连续相中，就好像海岛分散在大海中一样；“海一海结构” （两相连续）：两相体系，两相皆为连续相，相互贯穿。
聚合物共混改性原理要点整理
名词解释1.【聚合物共混】：是指两种或两种以上聚合物经过混合制成宏观均匀物质的过程，能增加体系的均匀性。
2.【高分子合金】：是指含多种组分的聚合物均相或多相体系，包括聚合物共混物和嵌段、接枝共聚物，一般为具有较高力学性能的工程塑料。
3.【复合材料】：是指由两个或两个以上独立的物理相组成的固体产物，其组成包括基体和增强材料两部分。
4.【杂化材料】：两种以上不同种类的有机、无机、金属材料，在原子、分子水平上杂化，产生具有新型原子、分子集合结构的物质，含有这种结构要素的物质为杂化材料。
5.【分布混合】：又称分配混合，是混合体系在应变作用下置换流动单元位置而实现的。
指分散相粒子不发生破碎，只改变分散相的空间分布、增加随机性的混合过程。
6.【分散混合】：是指既增加分散相空间分布的随机性，又减少分散相粒径，改变分散相粒径分布的工程。
7.【总体均匀性】：是指分散相颗粒在连续相中分布的均匀性，即分散相浓度的起伏大小，一般采用数理统计的方法进行定量表征。
8.【分散度】：是指分散相颗粒的破碎程度，一般以分散相平均粒径来表征。
9.【平衡粒径】：在分散混合中，由于分散相大粒子更容易破碎，所以共混过程是分散相粒径自动均化的过程，这一自动均化的过程的结果，是使分散相例子达到一个最终的粒径。
即“平衡粒径”。
10.【相逆转】：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。
简答题1.试述共混物形态结构形态的3种基本类型？并简述其特点。
答：主要分为（1）均相体系，共混物中只有一个连续相；（2）两相体系，且一相为连续相，一相为分散相，分散相分散在连续相中；（3）两相体系，两相都为连续相，相互贯穿。
2.试述均相体系的判定方法？答：可以利用玻璃化转变温度（T g）作为判定标准。
如果两种聚合物共混后，形成的共混物具有单一的T g，则就可以认为该共混体系为均相体系；如果形成的共混物具有两个T g，则就可以认为该共混物为两相体系。
聚合物共混物
摘要：随着科技的发展，聚合物共混物作为一种新型材料，引起了广泛关注。
本文从聚合物共混物的定义、分类、制备方法、性能特点及应用领域等方面进行了综述，旨在为我国聚合物共混物的研究与应用提供参考。
一、引言聚合物共混物是指由两种或两种以上聚合物通过物理或化学方法混合而成的复合材料。
由于聚合物共混物具有优异的性能和广泛的应用前景，近年来在国内外得到了迅速发展。
本文将对聚合物共混物的相关研究进行综述，以期为我国聚合物共混物的研究与应用提供参考。
二、聚合物共混物的定义与分类1. 定义聚合物共混物是指将两种或两种以上聚合物通过物理或化学方法混合而成的复合材料。
在共混过程中，聚合物分子链相互缠绕、穿插，形成具有一定结构特征的共混体系。
2. 分类（1）按相态分类：聚合物共混物可分为均相共混物、部分相容共混物和不相容共混物。
（2）按聚合物类型分类：聚合物共混物可分为聚烯烃共混物、聚酰胺共混物、聚酯共混物等。
三、聚合物共混物的制备方法1. 机械共混法机械共混法是最常用的聚合物共混方法，主要包括熔融共混、溶液共混和乳液共混等。
（1）熔融共混：将两种或两种以上聚合物在熔融状态下混合，利用高温和机械力使聚合物分子链相互缠绕、穿插，形成共混物。
（2）溶液共混：将聚合物溶解在溶剂中，通过搅拌、混合等手段使聚合物分子链相互缠绕、穿插，形成共混物。
（3）乳液共混：将聚合物分散在乳液中，通过搅拌、混合等手段使聚合物分子链相互缠绕、穿插，形成共混物。
2. 化学共混法化学共混法是通过化学反应将两种或两种以上聚合物连接在一起，形成共混物。
主要包括共聚、交联、接枝等方法。
四、聚合物共混物的性能特点1. 改善力学性能聚合物共混物可以改善单一聚合物的力学性能，如提高拉伸强度、弯曲强度、冲击强度等。
2. 改善耐热性能聚合物共混物可以改善单一聚合物的耐热性能，如提高熔点、热变形温度等。
3. 改善耐腐蚀性能聚合物共混物可以改善单一聚合物的耐腐蚀性能，如提高耐酸、耐碱、耐溶剂等性能。
聚合物共混改性原理要点整理
聚合物共混改性原理要点整理名词解释1.【聚合物共混】：是指两种或两种以上聚合物经过混合制成宏观均匀物质的过程，能增加体系的均匀性。
2.【高分子合金】：是指含多种组分的聚合物均相或多相体系，包括聚合物共混物和嵌段、接枝共聚物，一般为具有较高力学性能的工程塑料。
3.【复合材料】：是指由两个或两个以上独立的物理相组成的固体产物，其组成包括基体和增强材料两部分。
4.【杂化材料】：两种以上不同种类的有机、无机、金属材料，在原子、分子水平上杂化，产生具有新型原子、分子集合结构的物质，含有这种结构要素的物质为杂化材料。
5.【分布混合】：又称分配混合，是混合体系在应变作用下置换流动单元位置而实现的。
指分散相粒子不发生破碎，只改变分散相的空间分布、增加随机性的混合过程。
6.【分散混合】：是指既增加分散相空间分布的随机性，又减少分散相粒径，改变分散相粒径分布的工程。
7.【总体均匀性】：是指分散相颗粒在连续相中分布的均匀性，即分散相浓度的起伏大小，一般采用数理统计的方法进行定量表征。
8.【分散度】：是指分散相颗粒的破碎程度，一般以分散相平均粒径来表征。
9.【平衡粒径】：在分散混合中，由于分散相大粒子更容易破碎，所以共混过程是分散相粒径自动均化的过程，这一自动均化的过程的结果，是使分散相例子达到一个最终的粒径。
即“平衡粒径”。
10.【相逆转】：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。
1简答题1.试述共混物形态结构形态的3种基本类型？并简述其特点。
答：主要分为（1）均相体系，共混物中只有一个连续相；（2）两相体系，且一相为连续相，一相为分散相，分散相分散在连续相中；（3）两相体系，两相都为连续相，相互贯穿。
2.试述均相体系的判定方法？答：可以利用玻璃化转变温度（Tg）作为判定标准。
聚合物共混改性原理知识点
聚合物共混改性原理知识点By Jimluoyu亚稳态是指聚合物共混在达到平衡状态之前，因动力学的原因或局部能量低处于暂时稳定的状态。
聚合物共混物（Polymer Blend）是将两种或两种以上的聚合物按适当的比例，通过共混，以得到单一聚合物无法达到的性能的材料。
聚合物共混物的研究呈现出在共混过程中对材料的相态进行控制的趋势，因为决定新材料性能的关键因素是共混物中的形态结构。
聚合物共混物的形态控制主要由热力学和动力学两方面的因素决定。
高分子—高分子共混原则：(1) 极性相匹配原则。
与选择溶剂的情形类同，两相高分子材料极性相似，有助于混溶。
(2) 表面张力相近原则，这是一条胶体化学原则。
因为表面张力相近，易在两种混合高分子颗粒表面接触处形成较稳定的界面层，从而提高共混稳定性。
(3) 扩散能力相近原则，这是一条分子动力学原则。
已知在界面层上两相高分子链段相互渗透，扩散。
若扩散能力相近，易形成浓度变化较为对称的界面扩散层，提高材料物理、力学性能。
(4) 等粘度原则，这是一条流变学原则。
指两相高分子熔体或溶液粘度接近，易混合均匀混合。
若粘度相差较大、易发生“软包硬”，或粒子迁移等流动分级现象，影响共混质量。
(5) 溶解度参数相近原则。
这是一条热力学原则。
两相高分子共混不同于高分子溶液。
两相共混的目的是取长补短，升发新性能，因此并不要求两相一定达到分子级的均匀混合，而希望各相保持各自的特性，一般要求达到微米级的多相结构即可，即所谓“宏观均相，微观非均相”的分相而又不分离的状态。
但是，为了混合的稳定性，为了提高力学性能，要求两相颗粒界面之间有一定的微小混溶层。
溶解度参数相近有助于稳定混溶层的形成。
聚合物共混物相容性概念所谓聚合物之间的相容性（Miscibility），从热力学角度而言，是指在任何比例混合时，都能形成分子分散的、热力学稳定的均相体系，即在平衡态下聚合物大分子达到分子水平或链段水平的均匀分散。
机械相容性（Compatibility），是指能得到具有良好物理、机械性能的共混材料时聚合物共混物之间的相容性。
聚合物共混的原则
聚合物共混的原则
聚合物共混是指将两种或更多种不同的聚合物通过物理或化学方法进行混合，形成具有特定性能和应用的新材料。
共混是一种复杂的过程，需要注意一些基本原则。
1. 物理相容性：共混聚合物应具有较好的物理相容性，即相互间有较好的相容性和混合性。
若两种聚合物相互溶解或相分离较慢，可能会导致相分离或相强化现象，使共混体系的性能下降。
2. 相似的玻璃转变温度：两种共混聚合物的玻璃转变温度（Tg）相似，可以减小共混体系的相分离和相强化的可能性。
3. 化学相容性：两种聚合物在化学结构上应有一定的相似性，以提高它们之间的相容性。
4. 相互作用：共混聚合物之间应具有相互作用，如氢键、离子键等，以提高共混体系的稳定性和强度。
5. 添加剂的选择：适当的添加剂可以改善共混体系的相容性和性能，如增塑剂、增强剂、抗氧剂等。
6. 处理条件的选择：合适的加工温度、时间、剪切力等处理条件对共混聚合物的形成和性能以及相分离的控制起着重要作用。
7. 合理的配比：合适的配比能够达到最佳的性能，过量或不足的聚合物可能会降低共混体系的性能。
总之，聚合物共混的原则是在物理相容性、化学相容性、相互作用、添加剂的选择、处理条件的选择和合理的配比等方面进行考虑，并根据具体情况进行调整和改进。
聚合物改性第二章共混改性基本原理
聚合物改性第二章共混改性基本原理共混改性是指将两种或多种不相溶的聚合物在液态或熔融状态下混合，并在适当的条件下加工成形，以获得具有新特性和性能的材料。
共混改性的基本原理是在两种或多种聚合物之间形成相容子，使它们能够相互溶解和交互作用。
这种相容子可以是物理上的相互作用，也可以是化学上的相互作用。
在共混改性的过程中，相容子的形成是关键步骤。
相容子的形成可以通过以下几种方式实现：1.极性相互作用：聚合物分子中的极性基团可以与另一种聚合物中的极性基团相互作用，从而形成相容子。
这种相互作用可以是氢键、离子键或极性键等。
2.分子间键合：两种聚合物分子可以通过化学键合形成相容子，例如共聚反应或化学交联等。
3.混合体积效应：当两种聚合物的分子量相近并具有相似的化学结构时，它们可以通过混合体积效应形成相容子。
这是由于相似的分子量和化学结构使两种聚合物的互溶性增加。
共混改性的基本原理还涉及相分离和相互作用的平衡。
在相互溶解体系中，聚合物分子之间存在相互吸引和排斥的力量。
当相互作用力足够强时，聚合物分子会相互混合形成均一的相。
而当相互作用力不足以克服排斥力时，聚合物分子会相互聚集形成分散的相。
相分离的程度与聚合物之间的亲疏水性、极性和分子量等因素有关。
共混改性的过程还受到加工温度和时间、共混物组成比例等因素的影响。
适当的加工温度和时间可以促进相容子的形成和相分离的平衡。
共混物中不同聚合物的组成比例也会影响相容性和相分离的程度。
共混改性可以使两种或多种聚合物的性能相互补充和提高，如强度、韧性、耐热性、耐化学性等。
共混改性材料在各个领域有广泛的应用，例如塑料、橡胶、涂料、粘合剂等。
总之，共混改性是将不相溶的聚合物通过形成相容子相互溶解和交互作用，从而获得具有新特性和性能的材料的过程。
它的基本原理包括相容子的形成、相分离和相互作用的平衡。
共混改性材料具有广泛的应用前景。
聚合物共混改性7
聚合物共混改性原理
当L＞ Lc时，分散相粒子之间旳应力场相互影响很小，基体旳应力 场是这些孤立粒子应力场旳简朴加和，故基体塑性变形能力很小， 材料体现为脆性；
当L = Lc时，基体层发生平面应变到平面应力旳转变，降低了基体 旳屈服应力，当粒子间剪切应力旳叠加超出了基体平面应力状态下 旳屈服应力时，基体层发生剪切屈服，出现脆韧转变。
共混物PVC／ABS旳冲击强度与基体构成旳关系
聚合物共混改性原理
（2）橡胶相旳影响
① 橡胶含量旳影响
橡胶含量增长时，银纹旳引起、支化及终止速率亦增长，冲击强度随之 提升 。
HIPS在6～8%旳橡胶含量范围内，伴随橡胶含量旳增长，冲击强度明显 提升；超出8％，冲击强度旳提升渐缓。实际上并不能用大量增长橡胶含量 旳方法来提升冲击强度，因为伴随橡胶含量旳增长，拉伸、弯曲以及表面硬 度等指标下降，而且制品旳加工性能变坏，所以橡胶旳用量是根据多种原因 旳综合平衡来决定旳 。
聚合物共混改性原理
试验事实
HIPS等增韧塑料，基体韧性较小，屈服形变基本上是银纹化旳成果，所以 有明显旳应力发白现象。因为银纹化伴随体积旳增长，而横向尺寸基本不变， 所以拉伸时无细颈出现。基体韧性很大旳增韧塑料，如增韧PVC，屈服形变 主要是剪切带造成旳，所以在屈服形变过程中有细颈而无明显旳应力发白现 象。对于中间情况，例如HIPS／PPO共混物，银纹和剪切带都占相当旳百 分比，所以细颈及应力发白现象同步产生。
橡胶颗粒产生静张应力场旳概念无疑是正确旳。前面曾提到，橡胶颗粒旳应 力集中作用以及橡胶颗粒与基体热胀系数旳差别会在材料内部产生静张应力。
但是这种静张应力旳作用是不大可能足以使材料产生如此大旳屈服形变。所 以静张力虽可对基体旳形变产生一定程度旳活化作用，但是并非增韧旳主要 机理。而且该理论没有解释剪切屈服时经常伴随旳应力发白现象。
聚合物共混物第六章
聚合物共混物第六章
6.6 橡胶增韧塑料的增韧机理
一、橡胶增韧塑料是聚合物共混物主要品种 比较重要有高抗冲击聚苯乙烯（HIPS）、ABS 塑料、MBS塑料、 以ABS、MBS、ACR等增韧PVC、增韧聚碳酸 酯、橡胶增韧环氧树脂等。
聚合物共混物第六章
二、增韧机理 ❖ 引发和支化大量银纹并桥接裂纹两岸； ❖ 引发基体剪切形变，形成剪切带； ❖ 在橡胶颗粒内及表面产生空穴，伴之以空
聚合物共混物第六章
共混物玻璃化转变区的宽度（TW）来估计聚合 物之间的相溶性。对于纯的聚合物， TW=6℃；对于完全互溶聚合物的共混物， TW=10℃左右；对于部分互溶的共聚物， TW≥32℃。某些情况，TW与共混物组成有关。
半经验关系式：相分离度a定义为 a=[h2+h1-(l1h1+l2h2+lmhm)/L]/(h10+h20) a=(h1+h2)/ (h10+h20)
聚合物共混物第六章
6.4 聚合物共混物的形态结构
一、聚合物共混物形态结构的基本类型 1. 单相连续结构
❖ 分散相形状不规则：分散相是由形态很不规 则、大小极为分散的颗粒所组成。机械共混 法制得产物一般具有这种形态结构。
❖ 分散相颗粒较规则：颗粒（一般为球形）内 部不包含或只包含极少量的连续相成分。
聚合物共混物第六章
表6—1室温下可以任意比例互溶的聚合物对
聚合物1
聚合物2
硝基纤维素
聚醋酸乙烯酯
硝基纤维素
聚甲基丙烯酸甲酯
硝基纤维素
聚丙烯酸甲酯
聚氯乙烯 聚醋酸乙烯酯
α-甲基苯乙烯—丙烯腈—丙烯酸乙酯 共聚物，
重量比58：40：2
聚合物共混物相容性
一、共混物的相容性(compatibility, miscibility, solubility)
3. 混溶性(compatibility)
混溶性，是指共混物各组分之间彼此相互容纳的能力。表示共 混组分在共混中相互扩散的分散能力和稳定状态，是指聚合物 共混物中各成分物质的界面结合能力
第一节 聚合物共混物相容性的基本概念
典型的高分子二元共混物相图
一相 两相
两相 一相
两相 一相
两相
两相 一相
两相 一相
UCST+LCST:聚苯乙烯/聚苯醚、 聚甲基丙烯酸甲酯/氯化聚乙烯、 苯乙烯/丙烯腈共聚物/丁腈橡胶
高分子共混物二元相图
UCST: 天然橡胶/丁苯橡胶、 聚异丁烯/聚二甲基硅氧烷、 聚苯乙烯/聚异戊二烯、 聚2氯021化/5/7乙烯/聚氧化丙烯
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第二节 聚合物共混物相容热力学理论
二、Flory-Huggins模型
G m H m T Sm
1949年，Huggins和Flory从液-液相平衡的晶格理
论出发，导出了混合焓△Hm和混合熵△Sm的表达
式，得出二元混合物的热力学表达式
S m R (n 1 ln 1 n 2ln 2 )
χ12的温度依存性
相图
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第二节 聚合物共混物相容热力学理论
三、Flory相互作用参数
4. LCST相图
对于吸热系（斥力系）， 两项之和即 为U型曲 线，如果与Flory相互作用
参数的临界值相交，则在 低温域表现出UCST、在高 温域表现出LCST，即 UCST、LCST共存现象。
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聚合物共混及性能的基本原理聚合物共混物的性能聚合物共混物的性能•物质的性能是其内部结构的表现。
聚台物共混物的性能不仅与其组分的性能有关，而且与其形态结构密切相关。
•聚合物是多层次结构的物质。
例如大分子的化学组成、结构单元的连接方式和空间构型称为一次结构。
聚合物的分子量、大分子的形状为二次结构。
大分子之间堆砌、排列的情况即聚集结构依所涉及的范围分为三次结构和高次结构，即超分子结构。
每种结构层次都有其相应的运动特性。
•不同的性能对各结构层次的敏感程度是不同的。
例如，化学性质主要决定于一次结构；玻璃化转变主要决定于一次和二次结构；力学性能则一般与三次结构和高次结构有更直接的关系。
同一种聚合物，结晶态和非晶态、取向和不取向，其力学性能迥然不同。
聚合物共混物的性能•加工条件不同会影响制品内部的高次结构，从而可改变制品的力学性能。
•聚合物共混物的结构极为复杂，定量地描述性能与结构的关系非常困难，目前仅限于粗略的定性描述和某些半定量的经验公式。
•聚合物共混物的性能与其组分性能的关系取决于共混物的形态结构，即两相之间的结合力大小、界面层的结构、界面层的厚度、两相的连续性、分散相的相区尺寸、分散相粒子的形状等。
聚合物共混物性能与其纯组分性能之间的一般关系•双组分体系的性能与其组分性能之间的关系常可用最简单的关系式表示，称作“混合法则”式中P 为双组分体系的某项性能；β为组分浓度，包括重量分数、体积分数或摩尔分数。
•在多数情况下，上式给出性能P 的上限值，而下式则给出下限值。
•上述混合物法则只是很粗略的近似。
对于聚合物共混体系，与上述法则的偏离一般都较大，很多情况下甚至完全不适用。
这种情况和共混物的形态结构密切相关。
221122111P P P P P P ββββ+=+=均相共混物•若两种聚合物组分是完全相容的，则构成均相的共混物，也可包括无规共聚物以及以低聚物作增塑剂的体系。
•由于两组分之间的相互作用，简单的混合物法则常有明显的偏差。
考虑到这种相互作用引起的偏差，最常用的关系式为：其中I 为表示组分间相互作用的常数，称为作用因子，可正可负，I 为正值时表示共混物的性能与混合法则有正的偏差，I 为负值时则有负偏差。
212211ββββI P P P ++=•例如，醋酸乙烯-氯乙烯共聚物的玻璃化温度T g可近似表示为W1、W2—醋酸乙烯和氯乙烯的重量分数•又如对某些相容性聚合物共混物，其T g可表示为φ1、φ2—组分1和2的体积分数；K—常数；T g1、T g2—组分1和2的玻璃化温度•对具体体系和具体性能有一系列更具体和更适用的关系式。
单相连续的复相共混物•对于复相结构的共混物，组分之间的相互作用主要发生在界面层。
若在界面层两组分之间的相互作用较弱，两相之间的结合力就低；若在界面层两组分有较大的相互作用和相互扩散，则两相之间就有较强的粘合力。
粘合力的大小对某些性能例如力学性能有很大影响，而对另外一些性能的影响则可能很小。
因此，对同一体系但对不同的性能，其具体关系式会很不一样甚至完全不同。
•对聚合物共混物性能有重大影响的另一结构因素是分散相颗粒的大小和形状。
这是由于分散相颗粒的大小和形状不同，其堆砌系数就不同，因而就影响共混物的一系列性能。
•单相连续的复相共混物的性能与其两聚合物组分性能之间的关系可表示为（分散相为硬组分，例如以树脂增强橡胶的共混物）：式中P 1、分别为连续项性能和分散相的体积分数。
系数A 、B 、可分别表示为：式中P 2、K E 和分别为分散相性能、爱因斯坦系数和分散颗粒的最大堆砌系数。
22111ψφφB AB P P -+=221212111/1/1φφφψm mE P P P P B K A -+=+-=-=2φψm φK E与分散相粒子的形态、聚集状态等因素有关。
各种类型分散相粒子的K值列于下表中。
E可由实验测定或根据理论计算，各种不同形状粒子的值列于下表。
粒子实际占有体积粒子真实体积=m φm φm φ•当分散相为软组分时，例如以橡胶增韧树脂的共混物有：其中1、2分别为连续相和分散相。
•对不同的具体性能和不同的体系有一系列更适用和更为具体的关系式，例如Kerner 方程、Hashin 方程等。
这些不同的具体关系式常常可看作是以上表达式的特例或改进形式。
•应当指出，对于力学强度不能简单地搬用上述关系式。
材料断裂的机理十分复杂，大多数情况下还缺乏定量的关系式。
1/1/1112121221+-==-+=P P P P B AA B B A P P t t t t t ψφφ两相连续的复相共混物•互穿网络聚合物、许多嵌段共聚物、结晶聚合物等都具有两相连续的复相结构。
这类共混物的性能与其组分性能的关系常可表示为：或式中和n 分别为组分的体积分数以及与具体体系有关的常数。
•在组分能发生相反转的组成范围内，上式对预测共混物的弹性模量比较适用。
22112211log log log P P P P P P n nn φφφφ+=+=φ聚合物共混物的玻璃化转变与组成的关系•与均相聚合物相比，聚合物共混物的玻璃化转变有两个主要特点：一般有两个玻璃化温度；玻璃化转变区的温度范围有不同程度的加宽。
•聚合物共混物玻璃化转变的特性主要决定于两组分的相容性：(1) 如果两组分完全相容，那么共混物就只有一个玻璃化温度，其值介于两共混之间，并与两组分的组成(体积分数)有关。
组分的Tg(a) Fox经验方程T gA、T gB—组分A和B的玻璃化温度；W A、W B—组分A和B的重量分数；T—共混物的玻璃化温度•对于相容的PPO/PS 体系，其热容dH/dt 出现不连续变化的区域即为玻璃化转变区，对于不同的组成，共混物都只有一个T g ，其值介于两组分的T g 之间，且随组成而变化，近似遵循Fox 公式。
(b) Gordon 方程式中：φA 和φB 是A 和B 的体积分数，参数k =ΔC pA /ΔC pB(2) 对于不相容的共混体系，由于存在着两相结构，因此共混物存在两个T g 值，且保持与两组分的Tg 相同。
例如对于PPO/PCIS(聚对氯代苯乙烯)共混物来讲，无论共混物的组成如何改变，总能观察到两个玻璃化转变，分别与PPO 和PCIS 的一致，说明体系始终存在PPO 和PCIS 两相，并且随PPO含量增加，第一个Tg 转变(PCIS 的T g 转变)变弱，而第二个T g 转变(PPO 的T g 转变)变强。
（3）对于部分相容的共混体系，共混物将呈现出两个或三个Tg。
两个Tg 均偏离原组分的Tg值而相互靠拢，玻璃化转变的温度范围加宽。
相容性越好，则相互就越靠拢，并取决于两组分的混合比例关系。
当二元共混物存在明显的界面过渡层时，则形成第三相(界面相)，得到一个不太明显的Tg ，即第三个Tg。
因此，决定聚合物共混物玻璃化转变的主要是两种聚合物分子级的混和程度而不是超分子结构，这和其它力学性能的情况有所不同。
共混物玻璃化转变的自由体积模型将共混物分成许多微胞，每一微胞的直径约为数纳米，足以提供链段运动的空间范围。
对完全相容的体系和无规共聚物，自由体积是完全公共化的，因此两组分所组成的体系的玻璃化转变行为和具有相同自由体积的一种组分所表现的玻璃化转变行为相同。
部分相容的体系，自由体积的公共化是局部、不完全的，因此共混物中各微胞的自由体积是互不相同的。
玻璃化转变的强度与共混物形态结构的关系用损耗角正切tgδ峰的强弱表示玻璃化转变的强度，有以下的一般规律：•构成连续相的组分其tgδ峰较强，构成分散相的组分其tgδ峰较弱；•在其它条件相同时，分散相tgδ峰随其含量增加而变强；•分散相tgδ峰的强弱与其形态结构有密切关系。
一般而言，起决定作用的是分散相的体积分数。
当分散相重量分数不变时，分散相的体积分数越大，其tgδ峰越强；•某些证据表明，分散相颗粒的大小对共混物的玻璃化转变亦有影响。
当颗粒尺寸减小时，由于机械隔离作用增加，分散相的tgδ峰值有所下降。
聚合物共混物的弹性模量•和均相聚合物一样，在低应力、低形变和时间尺度变化不大时，聚合物共混物亦表现为线弹性行为，即应力和形变之间存在线性关系、这时可用共混物的弹性模量表征其对外力场作用的响应特性。
•在外力作用下，剪切模量G只反映物体形状改变的特性，体积模量K只反映体积改变的特性，杨氏模量(拉伸模量）E及泊松比γ同时反映体积及形状变化的特性。
•玻璃态聚合物的泊松比为0.35左右，橡胶态聚合物的泊松比约为0.5。
这些参数之间具有如下的关系：共混物的弹性模量可根据混合法则作近似估计•共混物弹性模量的上限值•共混物弹性模量的下限值当模量较大的组分构成连续相、模量较小的组分为分散相时较符合上式，若模量较小的组分构成连续相、模量较大的组分为分散相时较符合下式。
M c —共混物的弹性模量(可代表E ，G 或K )；M 1—组分1的弹性模量(可代表E 1，G 1或K 1)；M 2—组分2的弹性模量(可代表E 2，G 2或K 2）；φ1—组分1的体积分数；φ2—组分2的体积分数聚合物共混物的力学松弛性能•共混物力学松弛性能的最大特点是力学松弛时间谱的加宽。
模量－温度(时间)关系图曲线1～6：六种不同组成的无规共聚物曲线B：由1～6种无规共聚物所组成的共混物•一般均相聚合物在时-温叠合曲线上，玻璃化转变区的时间范围为109s左右，而聚合物共混物的这一时间范围可达1016s。
•由于力学松弛时间谱的加宽，共混物具有较好的阻尼性能，这对在防震和隔音方面的应用很重要。
•事实上，凡是使聚合物体系结构不均一性增加的因素，一般都会使力学松弛时间谱加宽。
例如，聚合物的部分结晶作用、不完全相容的增塑剂的加入以及其他一些造成微观相分离的因素都会使聚合物体系力学松弛时间谱加宽。
聚合物共混物的力学强度聚合物共混物是一种多相结构的材料，各相之间相互影响，有明显的协同效应。
其力学强度与形态结构密切相关，并不等于各组分力学强度的简单平均值。
在大多数情况下，增加韧性是聚合物共混改性的主要目的。
不同橡胶含量的PS/橡胶共混物的应力－应变曲线图中数值代表共混物中橡胶的百分含量●聚合物共混物的弹性模量和力学松弛，所涉及的范围是形变值不大、形变和应力之间存在近似的线性关系。
当形变值较大时，这种线性关系不复存在，形变与应力之间的关系十分复杂。
●关于材料的屈服和断裂，集中在大形变的性质上。
●为了较系统地了解聚合物共混物的力学强度问题，就需要对其大形变时的力学特性有所了解。
聚合物共混物的形变聚合物的力学行为是温度和时间的函数。
此外，形变较大或外力较大时，聚合物的力学行为还是形变值或外力大小的函数。
聚合物应力－应变曲线类型a 硬而脆；b 硬而韧；c 硬而强；d 软而韧；e 软而弱高聚物材料应力—应变曲线的五种类型硬而脆一类的有聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和许多酚醛树脂。