聚合物共混改性原理第章
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第二章聚合物之间的相容性
第二章 聚合物共混改性原理
—— 聚合物之间的相容性
第一节 基本概念
（一）聚合物共混与高分子合金的概念
1、聚合物共混物（Polymer Blend） ——将两种或两种以上的聚合物按适当的比 例，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。 聚合物共混物不但使各组分性能互补，还可根据 实际需要对其进行设计，以期得到性能优异的新 材料。 由于不需要新单体合成、无须新聚合工艺，聚合 物共混物是实现高分子材料高性能化、精细化、 功能化和发展新品种的重要途径。
一、熔融共混 ——将聚合物组分加热到熔融状态后进行共混，是应用极 为广泛的一种共混方法。 工业上熔融共混时采用密炼机、开炼机、挤出机等加工机械进 行的，是一种机械共混的方法。 工业应用的绝大多数聚合物共混物都是用熔融共混的方法制备 的。 二、溶液共混 ——将聚合物组分溶于溶剂后进行共混。 溶液共混主要应用于基础研究领域。 该方法简便易行、用料量少，制备的样品，其形态和性能与熔 融共混的样品有较大差异。 三、乳液共混 ——将两种或两种以上的聚合物乳液进行共混的方法。
高分子间的
越接近，其相容性越好。例如，PVC
为9.4—9.7，在一定AN范围内
／NBR体系中PVC的 NBR的
为9.3—9.5，二者的 相近，相容性较好。
PVC与乙烯一醋酸乙烯共聚物（EVA）、PS与聚2，6—二 甲基—1，4-苯撑氧（PPO）皆因 相近而相容。
—— 聚合物之间的相容性
第一节 基本概念
（一）聚合物共混与高分子合金的概念
1、聚合物共混物（Polymer Blend） ——将两种或两种以上的聚合物按适当的比 例，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。 聚合物共混物不但使各组分性能互补，还可根据 实际需要对其进行设计，以期得到性能优异的新 材料。 由于不需要新单体合成、无须新聚合工艺，聚合 物共混物是实现高分子材料高性能化、精细化、 功能化和发展新品种的重要途径。
一、熔融共混 ——将聚合物组分加热到熔融状态后进行共混，是应用极 为广泛的一种共混方法。 工业上熔融共混时采用密炼机、开炼机、挤出机等加工机械进 行的，是一种机械共混的方法。 工业应用的绝大多数聚合物共混物都是用熔融共混的方法制备 的。 二、溶液共混 ——将聚合物组分溶于溶剂后进行共混。 溶液共混主要应用于基础研究领域。 该方法简便易行、用料量少，制备的样品，其形态和性能与熔 融共混的样品有较大差异。 三、乳液共混 ——将两种或两种以上的聚合物乳液进行共混的方法。
高分子间的
越接近，其相容性越好。例如，PVC
为9.4—9.7，在一定AN范围内
／NBR体系中PVC的 NBR的
为9.3—9.5，二者的 相近，相容性较好。
PVC与乙烯一醋酸乙烯共聚物（EVA）、PS与聚2，6—二 甲基—1，4-苯撑氧（PPO）皆因 相近而相容。
第二章 聚合物共混的基本概念
20
2.5.1 热力学相容性 • 热力学相容性，亦可称为互溶性或溶解性 (solubility)。
• 热力学相容体系是满足热力学相容条件的体 系，是达到了分子程度混合的均相共混物。 • 热力学相容条件是混合过程的吉布斯自由能
△Gm<0
21
• 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，因而，相容热力学是聚 合物共混的重要理论基础之一。 • 聚合物共混物相容热力学的基本理论体系是 Flory-Huggins模型。 • 将在第5章中介绍相容热力学和建立在相容 热力学基础上的热力学相容性。
(3)两相体系的形貌
(4)相界面
13
2.4.3 分散相颗粒的平均粒径和粒径分布与性 能的关系 • 对于特定的共混体系，相对于所要求的性能， 通常有一个最佳的分散相平均粒径范围。分 散相平均粒径在这个范围之内，共混物的某 些重要性能(如力学性能)可以获得提高。分散 相颗粒的粒径分布对于性能也有影响，一般 要求粒径分布窄一些。因为，过大的分散相 颗粒可能对性能产生不利影响，而过小的分 散相颗粒可能对提高性能不起作用。此外， 分散相粒子的形貌对共混体系的性能也有重 要影响。
15
2.4.4
共混物“均相”的判定
• 在聚合物共混中形成的均相体系，显然不 同于小分子混合时所可能达到的均相体系。 已有的研究结果表明，在高分子领域，即 使是在均聚物中，亦会有非均相结构存在 (例如，在结晶聚合物中，有晶相和非晶相)。
2.5.1 热力学相容性 • 热力学相容性，亦可称为互溶性或溶解性 (solubility)。
• 热力学相容体系是满足热力学相容条件的体 系，是达到了分子程度混合的均相共混物。 • 热力学相容条件是混合过程的吉布斯自由能
△Gm<0
21
• 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，因而，相容热力学是聚 合物共混的重要理论基础之一。 • 聚合物共混物相容热力学的基本理论体系是 Flory-Huggins模型。 • 将在第5章中介绍相容热力学和建立在相容 热力学基础上的热力学相容性。
(3)两相体系的形貌
(4)相界面
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2.4.3 分散相颗粒的平均粒径和粒径分布与性 能的关系 • 对于特定的共混体系，相对于所要求的性能， 通常有一个最佳的分散相平均粒径范围。分 散相平均粒径在这个范围之内，共混物的某 些重要性能(如力学性能)可以获得提高。分散 相颗粒的粒径分布对于性能也有影响，一般 要求粒径分布窄一些。因为，过大的分散相 颗粒可能对性能产生不利影响，而过小的分 散相颗粒可能对提高性能不起作用。此外， 分散相粒子的形貌对共混体系的性能也有重 要影响。
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2.4.4
共混物“均相”的判定
• 在聚合物共混中形成的均相体系，显然不 同于小分子混合时所可能达到的均相体系。 已有的研究结果表明，在高分子领域，即 使是在均聚物中，亦会有非均相结构存在 (例如，在结晶聚合物中，有晶相和非晶相)。
共混原理 第一章 引言
3
1 共混复合材料的分类、定义 共混复合材料的分类、 什么叫聚合物的的共混改性? 1.1 什么叫聚合物的的共混改性?
是以聚合物（聚合物或者共聚物）为改性剂， 是以聚合物（聚合物或者共聚物）为改性剂，加入到被改性 的聚合物材料（合成树脂，又叫基体树脂） 的聚合物材料（合成树脂，又叫基体树脂）中，采用合适的 加工成型工艺，使两者充分混合， 加工成型工艺，使两者充分混合，从而制得具有新颖结构特 征和新颖性能的改性聚合物材料的改性技术。 塑料改性是高分子材料改性的重要组成部分。 塑料改性是高分子材料改性的重要组成部分。 塑料改性是指通过物理的 化学的, 或者物理、 是指通过物理的、 塑料改性是指通过物理的、化学的 或者物理、化学结合的方 法使塑料材料的性能发生人们预期的变化，或使生产成本降 法使塑料材料的性能发生人们预期的变化， 或使某些性能得以改善，或是被赋予全新功能。 低，或使某些性能得以改善，或是被赋予全新功能。
Principles for polymer blending
1
第一章 引
主要内 容
言
1. 共混复合材料（即共混改性聚合物复合材料） 共混复合材料（即共混改性聚合物复合材料） 的定义、 的定义、分类 2. 共混改性的目的、意义 共混改性的目的、 3. 制备共混复合材料的技术 4. 参考文献和考核方式
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1.2.2 聚合物共混改性方法
第2章-共混改性基本原理1
相容性与互溶性、容混性的区别： 相容性 compatibility：共混物的各组分彼此 相互容纳，形成宏观均匀材料的能力； 互溶性 solubility：又称热力学相容性，指满 足热力学相容条件的体系，达到了分子程度的 混合的均相共混物。其条件是吉布斯自由能小 于0； 容混性 miscibility：指聚合物个组分完全相 容的能力。亦用Tg法作为判据。
判别方法——Tg法 均相体系 单一Tg； 两相体系 两个Tg；
两相体系的描述： 连续相+分散相 若共混体系中已经包括接枝或嵌段共聚物等本 身也是两相体系的聚合物，则习惯将共聚物作 为一相； 若对于三种及以上聚合物组成的“海-岛”结 构，虽然情况更为复杂，但仍然离不开一个连 续相+多个分散相的组合。此时，可把“连续 相”称为“基体”。
聚合物共混物的分类
——按共混物形态 ——按共混方法 ——按改善的性能或用途 ——按聚合物的档次 ——按主体聚合物 ……
共混物形态
——相关研究非常重要，其与共混物的性能密 切相关 ——受共混工艺条件和共混物组分配方的影响
基本类型 A、均相体系 定义：一种共混物具有类似于均相材料所具有 的性能。 ——数量少，共混物的性能介于单一组份之间。
05-1第五章 聚合物共混改性
在任一处于恒压下的封闭系统中，平衡的条件是吉布斯 (Cibbs)自由能保持最小。对于恒温下的混合，摩尔吉布 斯自由能，Gm 为：
式中
Hm
Sm
分别为摩尔混合焓和摩尔混合熵，它们决定着两组份相容的 可能性。 很小（接近零）， 聚合物分子量很大，所以 Sm 起作用的主要是
Hm
而一般非极性聚合物的混合焓大于零。根据上面公式可知，其摩尔 吉布斯自由能是大于零的，也就是说大多数聚合物之间是不相容的。
1，2越小，越难以相容。
聚合物的聚合度γ i越大，则χ
2
=102时，（χ
1，2）C=0
. 02。通常（χ
1，2）C=0
. 01
聚合物共混时，一般都大于此值。
***实际中难以测定出χ
1，2值，实际意义并不大
上述单维δ 三维δ 、F-H作用参数中，从用来预
测相容性来看，单维δ 最直观、方便、实用。
二、 δ 的计算方法
而体系要达到热力学相容，必须
Hm<TSm
根据Flory-Huggins（弗洛利-哈金斯）的高分子溶液理论
聚合物之间或聚合物与溶剂之间混合熵可由下式计算：
式中 n1、n2——组分1、2的摩尔分数；
φ 1、φ 2——组分1、2的体积分数。
R为气体常数。
由前面公式导出非晶态聚合物共混体系，其摩尔混合焓 为：
3 第二章 聚合物共混改性基本原理
2013-7-28 23
第四节 混合过程的理论模型
三、双小球模型 初始位置（分散相粒径）的影响
初始距离（粒径）大，易于破碎。 分散相颗粒的破碎分散过程，亦是分散相粒径自动 均化过程。亦即破碎分散和粒径均化是同时进行的 。
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第四节 混合过程的理论模型
四、毛细管不稳定模型
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16
第四节 混合过程的理论模型
三、双小球模型
v的分速度 ——vx , vy F 6Rmv
Fr
dy/dt F dx/dt
F的分力 ——Fx , Fy
Fx 6R m (y Fy 6R m dy dt dx ) dt
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dx x ) Fr dt r dy y 6R m Fr dt r 6R m (y
29
第四节 混合过程的理论模型
五、分散相的分散与集聚 1. 分散（破碎）过程
（2）破碎能 破碎能Edb←取决于分散相物料自身。 Edb Edk Edf
Edk — 分散相物料的宏观破碎能 Edf — 分散相物料的表面能
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30
第四节 混合过程的理论模型
五、分散相的分散与集聚 1. 分散（破碎）过程
一、液滴模型 1. 液滴的形变
粘度比
d
m
mR R Weber数 We
第四节 混合过程的理论模型
三、双小球模型 初始位置（分散相粒径）的影响
初始距离（粒径）大，易于破碎。 分散相颗粒的破碎分散过程，亦是分散相粒径自动 均化过程。亦即破碎分散和粒径均化是同时进行的 。
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第四节 混合过程的理论模型
四、毛细管不稳定模型
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第四节 混合过程的理论模型
三、双小球模型
v的分速度 ——vx , vy F 6Rmv
Fr
dy/dt F dx/dt
F的分力 ——Fx , Fy
Fx 6R m (y Fy 6R m dy dt dx ) dt
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dx x ) Fr dt r dy y 6R m Fr dt r 6R m (y
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第四节 混合过程的理论模型
五、分散相的分散与集聚 1. 分散（破碎）过程
（2）破碎能 破碎能Edb←取决于分散相物料自身。 Edb Edk Edf
Edk — 分散相物料的宏观破碎能 Edf — 分散相物料的表面能
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第四节 混合过程的理论模型
五、分散相的分散与集聚 1. 分散（破碎）过程
一、液滴模型 1. 液滴的形变
粘度比
d
m
mR R Weber数 We
第二章 聚合物共混改性原理
(4)复合体系性质不同:前者在提高材料韧性的同时,材料的模量、 强度和热变形温度等大幅度降低;后者则在提高材料韧性的同 时,提高材料的模量、强度和热变形温度,不过,前者对基体韧性 提高幅度大;后者则通常不能大幅度提高韧性。
2020/4/7
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Bucknall等人发展了Mertz等人的微缝理论,提出了多重 银纹理论。该理论认为,在橡胶增韧塑料体系中,橡胶相 颗粒起了应力集中的作用。当材料受到冲击时,它能引 发大量的银纹,但由于大量银纹之间的应力场的相互干 扰并且如果生产着的银纹前峰处的应力集中低于临界 值或银纹遇到另一橡胶颗粒时,则银纹就会终止,橡胶相 粒子不仅能引发银纹而且能控制银纹。材料受到冲击 时产生的大量银纹可吸收大量的冲击能量,从而保护了 材料不受破坏但目前人们对橡胶粒子是否能控制银纹
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高分子合金增韧机理
1 弹性体增韧理论 1.1 多重银纹理论 1956年,Mertz等人[4]首次提出了聚合物的增韧
理论。该理论认为,作增韧体的部分橡胶粒子会 横跨在材料变形所产生的很多微细的裂缝上,阻 止其迅速发展,而橡胶在变形过程中消耗了能量, 从而提高了材料的韧性。此理论的主要弱点是 注意了橡胶而忽视了母体。后来Newman等人 计算了拉伸断裂过程中橡胶断裂所耗散的能量 仅占总能量的10%,这说明该理论并未真正揭示 橡胶增韧的本质原因。
聚合物共混改性原理与应用完整版本
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聚合物共混改性 原理与应用
引言
❖ 1.聚合物共混物是一种物质还是几种物质？ ❖ 2.挤出共混过程发生的是什么变化？ ❖ 3.ABS属不属于聚合物共混物？ ❖ 4. 聚合物共混物
聚合物合金 高分子合金 复合材料 ❖ 5. 热力学相容性 广义的相容性 ❖ 6. 共混 共聚
❖ 塑料基体 ❖ 缺点 ❖ 增韧 ❖ 共混法 ❖ 效果 ❖ 原因 ❖ 要求 ❖ 影响因素
例：HIPS
第1章 绪论
❖ 高分子新材料的研发途径：
（1）合成新的高分子材料（早期的主要手段）
（2）优化现有的高分子材料（即高分子材料的 改性）பைடு நூலகம்
➢ 聚合物共混改性的发展概况
❖ 1942 研制成PVC／NBR共混物，NBR作为常效增塑剂使 用，发表了热塑性聚合物共混物的第一份专利
❖ 1942 制成苯乙烯和丁二烯的互穿网络聚合物(IPN)，商品 名为“Styralloy”，首先使用“聚合物合金”
①形态结构研究方面的进展。
通过对聚合物共混物形态结构的控制，设计制造出性能更为优 良的或更有特色的聚合物共混物。例如分散相层片化赋予 阻 隔性、抗静电性等
②聚合物共混物增韧机理研究的进展。
✓ 70年代以前，增韧机理偏重对脆性聚合物基体研究。
✓ 80年代以来，对韧性聚合物基体的增韧机理研究 .
✓ 近年来，对刚性聚合物粒子增韧塑料及其机理的研究颇为活跃。 刚性聚合物粒子增韧的必要条件是基体聚合物具有高的韧性， 刚性粒子与基体良好的界面粘接，刚性粒子恰当的浓度。
聚合物共混改性 原理与应用
引言
❖ 1.聚合物共混物是一种物质还是几种物质？ ❖ 2.挤出共混过程发生的是什么变化？ ❖ 3.ABS属不属于聚合物共混物？ ❖ 4. 聚合物共混物
聚合物合金 高分子合金 复合材料 ❖ 5. 热力学相容性 广义的相容性 ❖ 6. 共混 共聚
❖ 塑料基体 ❖ 缺点 ❖ 增韧 ❖ 共混法 ❖ 效果 ❖ 原因 ❖ 要求 ❖ 影响因素
例：HIPS
第1章 绪论
❖ 高分子新材料的研发途径：
（1）合成新的高分子材料（早期的主要手段）
（2）优化现有的高分子材料（即高分子材料的 改性）பைடு நூலகம்
➢ 聚合物共混改性的发展概况
❖ 1942 研制成PVC／NBR共混物，NBR作为常效增塑剂使 用，发表了热塑性聚合物共混物的第一份专利
❖ 1942 制成苯乙烯和丁二烯的互穿网络聚合物(IPN)，商品 名为“Styralloy”，首先使用“聚合物合金”
①形态结构研究方面的进展。
通过对聚合物共混物形态结构的控制，设计制造出性能更为优 良的或更有特色的聚合物共混物。例如分散相层片化赋予 阻 隔性、抗静电性等
②聚合物共混物增韧机理研究的进展。
✓ 70年代以前，增韧机理偏重对脆性聚合物基体研究。
✓ 80年代以来，对韧性聚合物基体的增韧机理研究 .
✓ 近年来，对刚性聚合物粒子增韧塑料及其机理的研究颇为活跃。 刚性聚合物粒子增韧的必要条件是基体聚合物具有高的韧性， 刚性粒子与基体良好的界面粘接，刚性粒子恰当的浓度。
第二章聚合物之间的相容性
▪ 由于不需要新单体合成、无须新聚合工艺，聚合
物共混物是实现高分子材料高性能化、精细化、
功能化和发展新品种的重要途径。
A
2
2、高分子合金
——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。且高分子合金材ห้องสมุดไป่ตู้通常应具有较高 的力学性能，可做工程塑料，在工业上直 接称为塑料合金。
▪ 工业应用的绝大多数聚合物共混物都是用熔融共混的方法制备 的。
二、溶液共混
——将聚合物组分溶于溶剂后进行共混。
▪ 溶液共混主要应用于基础研究领域。
▪ 该方法简便易行、用料量少，制备的样品，其形态和性能与熔 融共混的样品有较大差异。
三、乳液共混
——将两种或两种以上的聚合A 物乳液进行共混的方法。
4
（三） 关于共混物形态的基本概念
A
7
(4) 扩散能力相近原则(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。
(5) 等粘度原则(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。
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。
第四章聚合物的共混改性
聚合物共混物的研究开始于1912 聚合物共混物的研究开始于1912年的橡胶增韧聚 1912年的橡胶增韧聚 苯乙烯。此后，有关聚合物共混物的研究取得许多 苯乙烯。此后， 重大成果。 重大成果。 以高抗冲聚苯乙烯（HIPS） 以高抗冲聚苯乙烯（HIPS）为代表的增韧塑料的 生产及其增韧机理的阐明； 生产及其增韧机理的阐明； 以EPDM/PP为代表的热塑性弹性体的开发； EPDM/PP为代表的热塑性弹性体的开发 为代表的热塑性弹性体的开发； 微相分离理论的成功以及对于相容高分子合金体 系中特殊相互作用和分子内相互排斥作用的研究进 展，都可以认为是该领域发展的里程碑。 都可以认为是该领域发展的里程碑。
（2）工艺相容性 工艺相容性是指两种材料共混时的分散难易程度和所得共混 物的动力学稳定。 物的动力学稳定。
对于聚合物相容性有两方面的含义： 对于聚合物相容性有两方面的含义：
●可以混合均匀的程度
●相混合的聚合物分子间的作用力
高分子— 高分子—高分子共混原则
极性相匹配原则。与选择溶剂的情形类同， 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。 料极性相似，有助于混溶。 表面张力相近原则，这是一条胶体化学原则。 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 力相近， 的界面层，从而提高共混稳定性。 的界面层，从而提高共混稳定性。 扩散能力相近原则，这是一条分子动力学原则。已知在界 扩散能力相近原则，这是一条分子动力学原则。 面层上两相高分子链段相互渗透，扩散。若扩散能力相近， 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、 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。 力学性能。
第四章聚合物的共混改性
将两种或两种以上的高分子物加以混合与混炼， 使其性能发生变化，形成一种新的表现均匀的聚合物
体系，这种混合过程称为聚合物的共混改性，所得到
的新的聚合物体系称为聚合物共混物。
二、共混改性的目的
1. 综合均衡各聚合物组分的性能，以改善材料的综 合性能 2. 将量小的一聚合物作为另一聚合物的改性剂，以 获得显著的改性效果 3. 改善聚合物的加工性能 4. 制备具有特殊性能的聚合物材料 5. 提高性能/价格比 6. 回收利用废弃聚合物材料
四、聚合物共混物熔体的流变性能
1. 聚合物共混物熔体的黏度 聚合物共混物的熔体黏度一般都与混合物法则 有很大的偏离，常有以下几种情况。 （1）小比例共混就产生较 大的黏度下降； （2）由于两相的相互影响 及相的转变，当共混比改 变时，共混物熔体黏度可 能出现极大值或极小值； （3）共混物熔体黏度与组 成的关系受剪切应力大小 的影响。
第2节 聚合物共混改性基本原理
一、共混物的相容性
相容性是指共聚物各组分彼此相互容纳，形成宏 观均匀材料的能力。 不同种类聚合物共混时可能出现三种形态：完全 相容、部分相容和完全不相容。
以Tg表征共混物相容性的示意图 单一聚合物 ------共混物
1. 热力学相容性 聚合物热力学相容性是指两种高聚物在任何比例 时都能形成稳定的均相体系的能力。
2. 模量和强度 （1）模量：共混物的弹性模量可根据共混法则作近 似估计。
体系，这种混合过程称为聚合物的共混改性，所得到
的新的聚合物体系称为聚合物共混物。
二、共混改性的目的
1. 综合均衡各聚合物组分的性能，以改善材料的综 合性能 2. 将量小的一聚合物作为另一聚合物的改性剂，以 获得显著的改性效果 3. 改善聚合物的加工性能 4. 制备具有特殊性能的聚合物材料 5. 提高性能/价格比 6. 回收利用废弃聚合物材料
四、聚合物共混物熔体的流变性能
1. 聚合物共混物熔体的黏度 聚合物共混物的熔体黏度一般都与混合物法则 有很大的偏离，常有以下几种情况。 （1）小比例共混就产生较 大的黏度下降； （2）由于两相的相互影响 及相的转变，当共混比改 变时，共混物熔体黏度可 能出现极大值或极小值； （3）共混物熔体黏度与组 成的关系受剪切应力大小 的影响。
第2节 聚合物共混改性基本原理
一、共混物的相容性
相容性是指共聚物各组分彼此相互容纳，形成宏 观均匀材料的能力。 不同种类聚合物共混时可能出现三种形态：完全 相容、部分相容和完全不相容。
以Tg表征共混物相容性的示意图 单一聚合物 ------共混物
1. 热力学相容性 聚合物热力学相容性是指两种高聚物在任何比例 时都能形成稳定的均相体系的能力。
2. 模量和强度 （1）模量：共混物的弹性模量可根据共混法则作近 似估计。
聚合物改性第一、二章
什么是塑料？
塑料是高分子合成材料中凡是性能上具有可塑性变化 的材料的总称，是以合成树脂为基本成份，再添加配 合剂（填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等）经 捏合、造粒塑制成一定形状的材料（弹性体、涂料、 黏合剂除外）。塑料又分为热塑性塑料和热固性塑料。 热塑性塑料 — 线性结构、加热可重复软化。如PVC、 PE、PP等。 热固性塑料 — 立体网状结构、加热软化、冷却变硬、 不可重复软化。如XLPE等 塑料为合成的高分子化合物，可以自由改变形体样式。 塑料是利用单体原料以合成或缩合反应聚合而成的材 料，由合成树脂及添加剂组成的，它的主要成分是合 成树脂。
共混改性的历史
聚合物的共混发展很早，可追朔到1846年，Hancock 将天然胶 与古塔波胶混合，制成雨衣，并提出了将两种橡胶混合以改进制 品性能的思想。第一个工业化生产的聚合物是1942年投产的聚氯 乙烯（PVC）与丁腈胶(NBR)的共混物，NBR作为长效增塑剂而 与PVC共混的。之后有许多的共混产品开发出来。 橡塑共混的应用实践从50 年代起就开始了,随着高分子材料的发 展以及对弹性体性能要求的多样化,橡塑共混越来越受重视,应用 面也逐步扩大。从字面上理解,橡塑共混就是橡胶和塑料通过特 定的加工手段和方法使它们混合在一起, 从而使所得共混材料兼 具橡胶和塑料的双重特性。共混物中的两相仍保持各自特性, 共 混之后也没有新的物质产生, 只是两相界面处形成结合, 体现出彼 此性能互补, 也被称为“高分子合金”
2.共混改性基本原理
C: 50/50;
D: 40/60 E: 10/90
丁苯胶乳/PS共混物形态随体积比变化示意图
连续相与分散相的理论临界含量: (1) 两相共混体系中,某一组分的体积含量大于74%时, 该组分不再是分散相,而是连续相. (2) 组分体积含量小于26%时,这一组分不再是连续相, 而是分散相. (3) 当组分体积含量在26-74%之间时,,哪一组分为分散 相或连续相,不仅取决于组分含量之比,还与其他因素有关, 主要是两组分的熔体黏度.
A. “混合指数”I
I
2
S2
1 m 2 S ( c c ) i m 1 i 1
2
σ2: 根据二项分布计算的方差 S2: 样本方差
ci: 样品中的分散相浓度 m: 取样次数(样本数) c: 分散相平均浓度
1 m c ci m i 1
q (1 q ) 2 N
2
对于海-岛结构
当λ 接近1时,即分散相黏度和连续相黏度接近于相等,
分散相粒径可达到最小值;另外在这一区域内也较容易形成海-海相. (2)剪切力的影响 剪切力 (3)界面张力的影响 界面张力 5.其他因素的影响 分散相颗粒的粒径 分散相颗粒粒径
具有一定相 容的体系: 两组分之间 存在一个过 渡层
相容 性很 小的 体系: 组分 之间 没有 过渡 层
聚合物改性原理(复习)
第七章 HDPE基复合材料界面应力的诱导结晶效应 基复合材料界面应力的诱导结晶效应
界面应力对玻纤增强HDPE材料基体晶态结构及其力学性能影响； 材料基体晶态结构及其力学性能影响； 界面应力对玻纤增强 材料基体晶态结构及其力学性能影响 HDPE基填充材料基体结晶形态的控制因素； 基填充材料基体结晶形态的控制因素； 基填充材料基体结晶形态的控制因素 HDPE/CaCO3共混材料界面应力的诱导结晶效应及其增韧机理； 共混材料界面应力的诱导结晶效应及其增韧机理； 三项研究的意义及相互间联系。 三项研究的意义及相互间联系。
∂ 2 ∆Gm （3）上述两组成的边界条件由 ∂ x 2 = ） 2 ∂ 2 ∆Gm 2 ∂ x2 <
0 决定。 决定。
（4）对大多数低分子二元体系，温度升高时，不稳定 ）对大多数低分子二元体系，温度升高时， 区消失，二拐点重合，在临界点处： 区消失，二拐点重合，在临界点处：
∂ 3 ∆Gm = 0 3 ∂ x2
第五章 聚合物共混物的制备方法及相关设备
物理共混法：干粉共混法，熔体共混法，溶液共混法， 物理共混法：干粉共混法，熔体共混法，溶液共混法，乳液共混 法。 共聚-共混法 接枝共聚共混法，嵌段共聚-共混法 共混法： 共混法。 共聚 共混法：接枝共聚共混法，嵌段共聚 共混法。 IPN法 法 物理法共混过程原理：分布混合，分散混合，对流作用， 物理法共混过程原理：分布混合，分散混合，对流作用，剪切作 扩散作用。物料的破碎与凝聚。 用，扩散作用。物料的破碎与凝聚。 混合状态的描述：平均粒径法，总体均匀度法。 混合状态的描述：平均粒径法，总体均匀度法。
2 第二章 聚合物共混改性基本原理
2013-7-15 23
第一节 聚合物共混的基本概念
复数功能 复数材料 分散型 积层型· 结合 型 复合 化
无 境 界 化
梯度化设计
非 均 一 化
物理调制手法
梯度化工程
化学调制手法
Step
Gradient
梯度功能材料
Hierarchical Structures
机 轻 质 ・ 高 强 度 械 的 抑 振性 功 自 润滑 性 能 热 应 力 物 平 板 透 镜 高 速 光 纤 理 的 热 传 导 性 功 电 磁 屏 蔽 材 能 有 机 光 电 组 件 化 粘 合 剂 ・ 涂 料 学 的 分 离 膜 功 蓄 光 材 料 能 仿 生 材 料
2013-7-15 8
第一节 聚合物共混的基本概念
一、聚合物共混的定义 2. 聚合物共混
聚合物共混物通常都是以一种聚合物 为基体，掺混另一种或多种小组分的 聚合物，以后者改性前者。
2013-7-15
9
第一节 聚合物共混的基本概念
二、聚合物共混物及多元体系 1. 聚合物共混物与高分子合金 聚合物共混物在工程塑料界通常又称为聚 合物合金或高分子合金。 聚合物共混物是一个多组分体系，各组分 始终以自身聚合物的形式存在。在显微镜 下观察可以发现其具有类似金属合金的相 结构(即宏观不分离的均一结构，微观非均 相结构)。
两相互锁或交错结构：也是一种二相体系，这种 结构中没有一相形成贯穿整个试样的连续相，而 且两相相互交错形成层状排列，难以区分连续相 和分散相。
第一节 聚合物共混的基本概念
复数功能 复数材料 分散型 积层型· 结合 型 复合 化
无 境 界 化
梯度化设计
非 均 一 化
物理调制手法
梯度化工程
化学调制手法
Step
Gradient
梯度功能材料
Hierarchical Structures
机 轻 质 ・ 高 强 度 械 的 抑 振性 功 自 润滑 性 能 热 应 力 物 平 板 透 镜 高 速 光 纤 理 的 热 传 导 性 功 电 磁 屏 蔽 材 能 有 机 光 电 组 件 化 粘 合 剂 ・ 涂 料 学 的 分 离 膜 功 蓄 光 材 料 能 仿 生 材 料
2013-7-15 8
第一节 聚合物共混的基本概念
一、聚合物共混的定义 2. 聚合物共混
聚合物共混物通常都是以一种聚合物 为基体，掺混另一种或多种小组分的 聚合物，以后者改性前者。
2013-7-15
9
第一节 聚合物共混的基本概念
二、聚合物共混物及多元体系 1. 聚合物共混物与高分子合金 聚合物共混物在工程塑料界通常又称为聚 合物合金或高分子合金。 聚合物共混物是一个多组分体系，各组分 始终以自身聚合物的形式存在。在显微镜 下观察可以发现其具有类似金属合金的相 结构(即宏观不分离的均一结构，微观非均 相结构)。
两相互锁或交错结构：也是一种二相体系，这种 结构中没有一相形成贯穿整个试样的连续相，而 且两相相互交错形成层状排列，难以区分连续相 和分散相。
第一章 聚合物改性原理
1.3 重要的聚合物共混物
1. 以PE为基体的共混物 （1）不同密度PE的共混物 增宽熔融区间，延缓冷却、结晶，改善加工条件。对制备泡沫塑 料、薄膜、中空容器有利。 （2）PE/EVA共混物 具有优良的加工性、韧性、透气性和印刷性能。用于制备泡沫塑 料、印刷业中纸张表面膜。 （3）PE/PMMA共混物 加入5-20%PMMA可大幅提高与油墨的黏结力，用于印刷薄膜。 （4）PE/CPE共混物 加入5%左右可以提高PE的极性和韧性，增加与油墨或三氧化二 锑的结合力，制备阻燃PE共混材料。 （5）PE与其他聚合物共混物 如HDPE与SBS、IB、SBR、NR、PP、EPR、PC、PS等。
随着科技进步和社会的发展，人们对聚合物材料的要求也越来越高，如： 既耐高温又易加工成型；既有较高的力学强度和硬度，又同时兼具有卓 越的韧性；不仅性能良好，而且耐老化、耐腐蚀、低成本，产品和生产 过程对环境不造成污染，可以循环使用，等。 制造方法一：合成新型聚合物；根据国外资料统计，从研制到中试验成 功一种新型聚合物材料需约近2.0亿美元的投资。
1.2 聚合物改性的发展概况
1846年Hancock将天然橡胶与古塔波胶混合制作雨衣，即提出了共混改性的 新思想。
1942年第一个工业化的聚合物共混物是聚氯乙烯（PVC）与丁腈橡胶（NBR） 的共混物。 1942年Dow公司出售了Styralloy-22，即苯乙烯与丁二烯的互穿网络聚合物 （IPN）。首次提出了“聚合物合金”的概念。 1946年还发展了NBR与苯乙烯—丙烯腈共聚物（SAN）的机械共混物，即A 型ABS树脂。 1960年发现，将聚苯醚（PPO或称PPE）与聚苯乙烯（PS）共混合可显著改 善PPO的加工流动性和冲击韧性。故于1965年GE公司开发出了商品名为 Noryl的共混材料。
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共混组分之间的配比是影响共混材料形态结 构的一个重要因素，决定哪一相是连续相，哪一 相是分散相。
2020/4/30
以SBR（丁苯胶）/PS共混物为例，共混体系 的形态随两组分的体积比变化如下图所示：
2020/4/30
当SBR/PS体积比为90/10或60/40时，组分 含量多的SBR为连续相，组分含量少的PS为分 散相的“海－岛结构”；
两种聚合物的共混物存在三种区域结构:
两种聚合物各自独立的相
两相之间的交界面(界面层，也称过渡层)
界面层的结构，特别是两种聚合物之间的粘 接强度，对共混物的性质，特别是力学性能有决 定性影响。
2020/4/30
1.界面层的形成
分两步
两相之间的相互接触 两种聚合物大分子链段之间的相互扩散
两相之间高 度分散，适 当减小相畴 尺寸。
聚合物共混改性原理第 章
2020年4月30日星Βιβλιοθήκη Baidu四
3.1 聚合物共混物形态结构的基本类型
相结构－－决定共混物性能的重要因素
化学结构 组成
相对含量
性能
两相
非均相 相界面
相结构
相尺寸
均相
2020/4/30
1.均相体系
分子水平上的混合，相容的聚合物对较少
2020/4/30
2.海－岛结构
两相体系，一 相为连续相，一相 为分散相，分散相 分散于连续相中， 就像海岛分散于大 海中。
根据DMTA与SEM分析 ：PVC（极性聚合物） 与PB（非极性聚合物 ）不相容，相畴粗大
，相界面明显，两相
之间结合力弱，冲击 强度低。
勇于开始，才能找到成 功的路
2020/4/30
当AN含量为20%时 ，是部分相容体系
，相畴适中，两相
结合力较大，冲击 强度很高。
勇于开始，才能找到成 功的路
2020/4/30
极
端
完全相容：两种聚合物可相互完全溶解而
成为均相体系或相畴极小的微分散体系，
但力学性能是两组分的平均值，没有突出
性能。
不利于共混改性的目的 （尤其是力学性能的改性）
2020/4/30
一般而言：我们所需要的是两种聚合物有适
中的相容性，从而制得相畴大小适宜，相之间结合 力较强的复相结构的共混物。
2020/4/30
到两相连续的“海－海结构”。 A＝ B，等粘点
2020/4/30
5.其它因素的影响
如加工温度
T A、 B A/ B 聚合物共混物的形态结构
2020/4/30
3.4聚合物共混物形态结构的测定方法
❖显微镜法：直接观察共混物的形态结构 ❖测定共混物各种力学松弛性能，特别是
玻璃化转变的特征，从而确定聚合物之 间的混溶程度并据此推断共混物的形态 结构。
1.热力学相容性
热力学相容性是聚合物之间均匀混合 的主要推动力，两组分相容性越好，越容 易相互扩散而达到均匀的混合，过渡区也 就宽广，相界面模糊，相畴越小，两相之 间的结合力越大。
2020/4/30
两 种
完全不相容：两种聚合物链段之间相互扩 散的倾向极小，相界面很明显，相之间结 合力弱，共混物性能不好。
2020/4/30
根据Helfand理论，对非极性聚合物，当 分子量很大时，界面层厚度为：
＝2(k/ χ12 )1/2 k:常数 χ12 ： Huggin-Flory相互作用参数
2020/4/30
热力学因素：熵和能，混合构象熵越大，
提
两组分间的相互作用能越大，界面层越厚。
高
方
法 动力学因素：共混时增大剪切应力、剪
2020/4/30
3.熔体粘度
共混组分的熔体粘度对共混物形态的影
响的基本规律：软包硬规律
粘度低的一相总是倾向于生成连续 相，而粘度高的一相总是倾向于生成分 散相（粘度低的一相为“软相”，粘度高 的一相为“硬相”，软相倾向于包裹硬相 ）。
2020/4/30
低：连续相
推论
? 不一定
高：分散相
因为共混物的形态还要受到配比的制约 。有必要来讨论粘度与配比的综合影响。
2020/4/30
3.海－海结构
两相体系，两相皆为连续相，相互贯穿。
2020/4/30
由于均相体系较少，而且均相体系 的力学性能介于各组分单独存在时的性 能，而两相体系较多，且共混物的性能 有可能超出各组分单独存在时的性能， 故两相体系更有实际应用价值。
2020/4/30
3.2 聚合物共混物的界面层
2020/4/30
实例：PA/PE高阻隔膜
聚酰胺（PA）：极性聚合物 聚乙烯（PE）：非极性聚合物
相容性差
加入反应性增容剂：PE-g-MAH（聚 乙烯接枝马来酸酐）， PA上的-NH2与 MAH反应，形成了PA MAH PE的接枝共聚物，分布于PE/PA界面 层，提高了PE与PA的相容性。
2020/4/30
切速率、进而提高两相间相互分散的程
度，减小相畴尺寸，增加接触面积，增
加两组分大分子链段相互扩散的能力。
2020/4/30
4. 相界面的效应
➢力的传递效应
在共混材料受到外力作用时，作用于连续 相的外力通过相界面传递结分散相，分散相颗 粒受力后发生变形，又会通过界面将力传递给 连续相。为实现力的传递，要求两相之间具有 良好的界面结合。
表明：相容性对形态结构影响显著
当NBR中AN含量超过 40%时，PVC与NBR二者 很接近，基本上完全 相容，共混物近乎均相
，相畴极小，冲击强度 也较低。
勇于开始，才能找到成 功的路
2020/4/30
2.共混组分的配比
连续相：主要影响共混材料的模量与强度
两 相 体 系
分散相：影响冲击、光学、及抗渗透等性能
对于相容性差的两种聚合物共混，界面层 厚度薄，组分间的结合强度小，共混物的性能 比较差，尤其是力学性能，会比纯基体树脂还 低。
2020/4/30
➢光学效应
➢ 利用两相体系相界面的光学效应，可以制 备具有特殊光学性能的材料。
PS nA = 1.491 PS nB = 1.590
nA
nB
相界面
双折射
➢ 如：PS和PMMA均为透明材料，但PS/PMMA
2020/4/30
增加两相之间的接触 面积，有利于大分子 链段之间相互扩散， 提高两相间的粘合力 。
促进措施
提高分散度，可采用高效率的共混机械，如
双螺杆挤出机；
采用IPN技术； 最可行方法：采用增容剂
如A →PA，B →PB，在PA/PB共混物 中添加嵌段共聚物A-b-B或接枝共聚物A-gB，这些非反应性增容剂分布在界面区，起 桥梁作用，A嵌段与PA相容性好， B嵌段与 PB相容性好，从而提高了PA与PB的相容性 。
这两类方法是相互联系并相互补充的
2020/4/30
显微镜法
分辨率：显微镜所能分清邻近两个近质点的最短距离 观察尺寸范围：指观察范围的对角线尺寸 OM：Optical Microscopy SEM: Scanning Electronic Microscopy TEM: Transmission Electron Microscopy
2020/4/30
4.粘度与配比的综合影响
2020/4/30
① A-1区：A组分>74%，为连续相； ② A-2区：当 A< B，尽管B的含量接近或超过
A，A为连续相； ③ B-2区：当 B< A，尽管A的含量接近或超过
B，B为连续相； ④ B-1区：B组分>74%，为连续相； A-1、 A-2、 B-2、 B-1区均为“海－岛结构”； ⑤ 相转变区：阴影部分，当 A≈ B， 容易得
合金为具有珍珠光泽的材料，为什么？
2020/4/30
➢诱导效应
➢ 如诱导结晶，以结晶高聚物为基体的共混体 系中，适当的分散相组成可以通过界面效应产生诱 导结晶的作用，可形成微小的晶体，避免形成大的 球晶（异相成核），从而提高材料的韧性。
➢其它效应
➢ 声学、电学、热学效应等
2020/4/30
3.3 影响聚合物共混物形态结构的因素
2020/4/30
参数
OM
SEM
放大倍数
1~500
10~105
分辨率 (nm) 500~1000 5~10
维数
2~3
3
观察尺寸范围 (m ) 103~105
样品
固体或液体
1~104 固体
TEM 102~5*106
0.1~0.2 2
0.1~100 固体
2020/4/30
例：PVC/NBR合金
PVC的 为9.7 (cal/cm3)1/2 ，NBR的与 丙烯腈的含量有关，见下表：
AN%(重量) 51 41 33 29 21 0 (cal/cm3)1/2 10.2 9.6 9.4 9.1 8.6 8.2
2020/4/30
当AN含量为0时，NBR即为聚丁二烯（PB）。
2020/4/30
3. 界面层厚度
不相容： 0 部分相容：存在 完全相容：分子水平混合，相界面消失， 一般而言：
：1nm~几十nm 如：PS/PMMA，TEM观察 =5 nm
2020/4/30
Ronca等人提出，界面层厚度可表示为： 2＝k1MTcQ(Tc-T)
M : 聚合物分子量 K1 : 比例系数 Tc : 临界混溶温度 Q : 与Tc、 M有关的常数
2.共混物相界面的形态
两个模型：
不相容体系：Ⅰ组分与Ⅱ组分没有过渡层 部分相容体系：Ⅰ组分与Ⅱ组分存在一个过渡
层
2020/4/30
由于热运动产生的两种大分子相互扩散 对流，使得两相界面形成两种大分子相互交 叉的区域，在这个区域中存在两种大分子的 浓度梯度，相界面及两相界面间具有浓度梯 度的区域就构成了两相间的界面层，而最终 扩散的程度主要决定于两种聚合物的热力学 相容性。
2020/4/30
其最大填充分散（体积分数）为74%
Φ>74%：连续相
推论
Φ<26%：分散相
26% < Φ < 74%：皆有可能，
还与两组分的熔体粘度有关
上述推导是建立在一定的假设的基础上，并 非绝对的界限，在实际应用中仅具有参考价值， 实际共混物的分散相颗粒并非直径相等的球形， 另一方面也不可能达到“紧密填充”的状态。
当SBR/PS体积比为50/50时，形成两相连续的 “海－海结构”；
当 SBR/PS体积比为40/60或10/90时，组分含 量多的PS为连续相，组分含量少的SBR为分散相 的“海－岛结构”。
2020/4/30
组分含量多的是连续相
? × 组分含量少的是分散相
有人通过理论推导，求 出连续相（或分散相） 组分的理论临界含量， 假设分散相颗粒是直径 等的球形以“紧密填充” 的方式排布，如下图：
2020/4/30
以SBR（丁苯胶）/PS共混物为例，共混体系 的形态随两组分的体积比变化如下图所示：
2020/4/30
当SBR/PS体积比为90/10或60/40时，组分 含量多的SBR为连续相，组分含量少的PS为分 散相的“海－岛结构”；
两种聚合物的共混物存在三种区域结构:
两种聚合物各自独立的相
两相之间的交界面(界面层，也称过渡层)
界面层的结构，特别是两种聚合物之间的粘 接强度，对共混物的性质，特别是力学性能有决 定性影响。
2020/4/30
1.界面层的形成
分两步
两相之间的相互接触 两种聚合物大分子链段之间的相互扩散
两相之间高 度分散，适 当减小相畴 尺寸。
聚合物共混改性原理第 章
2020年4月30日星Βιβλιοθήκη Baidu四
3.1 聚合物共混物形态结构的基本类型
相结构－－决定共混物性能的重要因素
化学结构 组成
相对含量
性能
两相
非均相 相界面
相结构
相尺寸
均相
2020/4/30
1.均相体系
分子水平上的混合，相容的聚合物对较少
2020/4/30
2.海－岛结构
两相体系，一 相为连续相，一相 为分散相，分散相 分散于连续相中， 就像海岛分散于大 海中。
根据DMTA与SEM分析 ：PVC（极性聚合物） 与PB（非极性聚合物 ）不相容，相畴粗大
，相界面明显，两相
之间结合力弱，冲击 强度低。
勇于开始，才能找到成 功的路
2020/4/30
当AN含量为20%时 ，是部分相容体系
，相畴适中，两相
结合力较大，冲击 强度很高。
勇于开始，才能找到成 功的路
2020/4/30
极
端
完全相容：两种聚合物可相互完全溶解而
成为均相体系或相畴极小的微分散体系，
但力学性能是两组分的平均值，没有突出
性能。
不利于共混改性的目的 （尤其是力学性能的改性）
2020/4/30
一般而言：我们所需要的是两种聚合物有适
中的相容性，从而制得相畴大小适宜，相之间结合 力较强的复相结构的共混物。
2020/4/30
到两相连续的“海－海结构”。 A＝ B，等粘点
2020/4/30
5.其它因素的影响
如加工温度
T A、 B A/ B 聚合物共混物的形态结构
2020/4/30
3.4聚合物共混物形态结构的测定方法
❖显微镜法：直接观察共混物的形态结构 ❖测定共混物各种力学松弛性能，特别是
玻璃化转变的特征，从而确定聚合物之 间的混溶程度并据此推断共混物的形态 结构。
1.热力学相容性
热力学相容性是聚合物之间均匀混合 的主要推动力，两组分相容性越好，越容 易相互扩散而达到均匀的混合，过渡区也 就宽广，相界面模糊，相畴越小，两相之 间的结合力越大。
2020/4/30
两 种
完全不相容：两种聚合物链段之间相互扩 散的倾向极小，相界面很明显，相之间结 合力弱，共混物性能不好。
2020/4/30
根据Helfand理论，对非极性聚合物，当 分子量很大时，界面层厚度为：
＝2(k/ χ12 )1/2 k:常数 χ12 ： Huggin-Flory相互作用参数
2020/4/30
热力学因素：熵和能，混合构象熵越大，
提
两组分间的相互作用能越大，界面层越厚。
高
方
法 动力学因素：共混时增大剪切应力、剪
2020/4/30
3.熔体粘度
共混组分的熔体粘度对共混物形态的影
响的基本规律：软包硬规律
粘度低的一相总是倾向于生成连续 相，而粘度高的一相总是倾向于生成分 散相（粘度低的一相为“软相”，粘度高 的一相为“硬相”，软相倾向于包裹硬相 ）。
2020/4/30
低：连续相
推论
? 不一定
高：分散相
因为共混物的形态还要受到配比的制约 。有必要来讨论粘度与配比的综合影响。
2020/4/30
3.海－海结构
两相体系，两相皆为连续相，相互贯穿。
2020/4/30
由于均相体系较少，而且均相体系 的力学性能介于各组分单独存在时的性 能，而两相体系较多，且共混物的性能 有可能超出各组分单独存在时的性能， 故两相体系更有实际应用价值。
2020/4/30
3.2 聚合物共混物的界面层
2020/4/30
实例：PA/PE高阻隔膜
聚酰胺（PA）：极性聚合物 聚乙烯（PE）：非极性聚合物
相容性差
加入反应性增容剂：PE-g-MAH（聚 乙烯接枝马来酸酐）， PA上的-NH2与 MAH反应，形成了PA MAH PE的接枝共聚物，分布于PE/PA界面 层，提高了PE与PA的相容性。
2020/4/30
切速率、进而提高两相间相互分散的程
度，减小相畴尺寸，增加接触面积，增
加两组分大分子链段相互扩散的能力。
2020/4/30
4. 相界面的效应
➢力的传递效应
在共混材料受到外力作用时，作用于连续 相的外力通过相界面传递结分散相，分散相颗 粒受力后发生变形，又会通过界面将力传递给 连续相。为实现力的传递，要求两相之间具有 良好的界面结合。
表明：相容性对形态结构影响显著
当NBR中AN含量超过 40%时，PVC与NBR二者 很接近，基本上完全 相容，共混物近乎均相
，相畴极小，冲击强度 也较低。
勇于开始，才能找到成 功的路
2020/4/30
2.共混组分的配比
连续相：主要影响共混材料的模量与强度
两 相 体 系
分散相：影响冲击、光学、及抗渗透等性能
对于相容性差的两种聚合物共混，界面层 厚度薄，组分间的结合强度小，共混物的性能 比较差，尤其是力学性能，会比纯基体树脂还 低。
2020/4/30
➢光学效应
➢ 利用两相体系相界面的光学效应，可以制 备具有特殊光学性能的材料。
PS nA = 1.491 PS nB = 1.590
nA
nB
相界面
双折射
➢ 如：PS和PMMA均为透明材料，但PS/PMMA
2020/4/30
增加两相之间的接触 面积，有利于大分子 链段之间相互扩散， 提高两相间的粘合力 。
促进措施
提高分散度，可采用高效率的共混机械，如
双螺杆挤出机；
采用IPN技术； 最可行方法：采用增容剂
如A →PA，B →PB，在PA/PB共混物 中添加嵌段共聚物A-b-B或接枝共聚物A-gB，这些非反应性增容剂分布在界面区，起 桥梁作用，A嵌段与PA相容性好， B嵌段与 PB相容性好，从而提高了PA与PB的相容性 。
这两类方法是相互联系并相互补充的
2020/4/30
显微镜法
分辨率：显微镜所能分清邻近两个近质点的最短距离 观察尺寸范围：指观察范围的对角线尺寸 OM：Optical Microscopy SEM: Scanning Electronic Microscopy TEM: Transmission Electron Microscopy
2020/4/30
4.粘度与配比的综合影响
2020/4/30
① A-1区：A组分>74%，为连续相； ② A-2区：当 A< B，尽管B的含量接近或超过
A，A为连续相； ③ B-2区：当 B< A，尽管A的含量接近或超过
B，B为连续相； ④ B-1区：B组分>74%，为连续相； A-1、 A-2、 B-2、 B-1区均为“海－岛结构”； ⑤ 相转变区：阴影部分，当 A≈ B， 容易得
合金为具有珍珠光泽的材料，为什么？
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➢诱导效应
➢ 如诱导结晶，以结晶高聚物为基体的共混体 系中，适当的分散相组成可以通过界面效应产生诱 导结晶的作用，可形成微小的晶体，避免形成大的 球晶（异相成核），从而提高材料的韧性。
➢其它效应
➢ 声学、电学、热学效应等
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3.3 影响聚合物共混物形态结构的因素
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参数
OM
SEM
放大倍数
1~500
10~105
分辨率 (nm) 500~1000 5~10
维数
2~3
3
观察尺寸范围 (m ) 103~105
样品
固体或液体
1~104 固体
TEM 102~5*106
0.1~0.2 2
0.1~100 固体
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例：PVC/NBR合金
PVC的 为9.7 (cal/cm3)1/2 ，NBR的与 丙烯腈的含量有关，见下表：
AN%(重量) 51 41 33 29 21 0 (cal/cm3)1/2 10.2 9.6 9.4 9.1 8.6 8.2
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当AN含量为0时，NBR即为聚丁二烯（PB）。
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3. 界面层厚度
不相容： 0 部分相容：存在 完全相容：分子水平混合，相界面消失， 一般而言：
：1nm~几十nm 如：PS/PMMA，TEM观察 =5 nm
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Ronca等人提出，界面层厚度可表示为： 2＝k1MTcQ(Tc-T)
M : 聚合物分子量 K1 : 比例系数 Tc : 临界混溶温度 Q : 与Tc、 M有关的常数
2.共混物相界面的形态
两个模型：
不相容体系：Ⅰ组分与Ⅱ组分没有过渡层 部分相容体系：Ⅰ组分与Ⅱ组分存在一个过渡
层
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由于热运动产生的两种大分子相互扩散 对流，使得两相界面形成两种大分子相互交 叉的区域，在这个区域中存在两种大分子的 浓度梯度，相界面及两相界面间具有浓度梯 度的区域就构成了两相间的界面层，而最终 扩散的程度主要决定于两种聚合物的热力学 相容性。
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其最大填充分散（体积分数）为74%
Φ>74%：连续相
推论
Φ<26%：分散相
26% < Φ < 74%：皆有可能，
还与两组分的熔体粘度有关
上述推导是建立在一定的假设的基础上，并 非绝对的界限，在实际应用中仅具有参考价值， 实际共混物的分散相颗粒并非直径相等的球形， 另一方面也不可能达到“紧密填充”的状态。
当SBR/PS体积比为50/50时，形成两相连续的 “海－海结构”；
当 SBR/PS体积比为40/60或10/90时，组分含 量多的PS为连续相，组分含量少的SBR为分散相 的“海－岛结构”。
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组分含量多的是连续相
? × 组分含量少的是分散相
有人通过理论推导，求 出连续相（或分散相） 组分的理论临界含量， 假设分散相颗粒是直径 等的球形以“紧密填充” 的方式排布，如下图：