聚合物共混改性原理
2第二章聚合物共混改性基本原理
2第二章聚合物共混改性基本原理聚合物共混改性是指将不同种类的聚合物混合在一起，通过相互作用、相互渗透以及相互分散，来改善聚合物材料的性能。
聚合物共混改性的基本原理涉及到相互作用、相容性、相互渗透、相互分散等多个方面。
首先是相互作用。
不同种类的聚合物在混合过程中，由于存在不同的结构和功能团，会产生各种相互作用力，如范德华力、静电作用力、水力作用力等。
这些相互作用力可以在分子层面上改变聚合物链的结构，从而改变聚合物材料的性能。
其次是相容性。
在聚合物共混改性中，相容性是一个重要的问题。
如果两种聚合物具有相似的结构和化学性质，则有可能发生物理和化学上的相容作用，使得共混体系更为稳定。
相反，如果两种聚合物的结构差异较大，则相互之间会出现相容性问题，容易导致相互分相和相互分离。
因此，相容性是影响聚合物共混改性的一个重要因素。
其次是相互渗透。
相互渗透是指在共混体系中，两种聚合物在分子层面上相互渗透的现象。
当两种聚合物具有适当的相互作用力和相容性时，可以实现相互渗透，从而改善材料的性能。
相互渗透可以改变聚合物的链结构和比例，提高聚合物的拉伸、弯曲和抗冲击性能等。
最后是相互分散。
相互分散是指在共混体系中，两种或多种聚合物能够均匀分布在整个材料中。
相互分散的好坏直接影响着材料的性能。
当聚合物分子链之间有较好的相容性和相互作用力时，可以实现较好的相互分散，从而提高材料的强度、硬度和耐热性等。
除了上述基本原理外，还有其他一些影响共混改性的因素，如共混体系的配比、共混过程的温度和压力等。
通过合理的配比和控制共混条件，可以进一步改善共混体系的性能。
总之，聚合物共混改性是通过相互作用、相容性、相互渗透和相互分散等多种机制来改善材料性能的一种方法。
通过合理选择和操控不同种类聚合物的相互作用，可以实现在材料中形成一种新的有机整体，从而提高材料的性能和应用范围。
聚合物共混改性原理与应用2
聚合物共混改性原理与应用2聚合物共混改性原理与应用2相容性是指混合在一起的聚合物之间存在一定的相互吸引力，使它们能够混合均匀而不发生相分离。
聚合物的相容性取决于其化学结构和相似性，通常情况下，具有相近结构和性质的聚合物更容易相容。
相容性的提高可以通过一些物理或化学方法实现，例如对聚合物进行预处理，添加共混剂和控制混合温度等。
互穿网络是指两种或多种聚合物在混合过程中形成网络结构，使聚合物之间形成物理或化学的交联，从而增加材料的力学性能和稳定性。
通过互穿网络，不同聚合物之间形成的交联点可以加强材料的强度和刚度，同时也可以提高材料的抗拉伸性、耐热性和抗溶剂性等。
1.提高聚合物的力学性能：通过将不同类型的聚合物混合在一起，可以有效提高材料的强度、刚度、韧性和耐磨性等力学性能。
例如，将聚丙烯和聚酰胺共混改性，可以提高材料的强度和刚度，使其适用于制造高强度结构件。
2.改善聚合物的热稳定性：由于不同类型的聚合物具有不同的热分解温度和稳定性，通过共混改性可以使材料的热稳定性得到提高。
例如，将聚丙烯和聚苯乙烯共混改性，可以提高材料的热稳定性，使其在高温环境下更加稳定。
3.调控材料的光学性能：通过将具有不同光学性质的聚合物进行共混改性，可以调控材料的透明度、折射率和色散性能等。
这对于制备光学材料和光学器件具有重要意义。
4.改善材料的耐化学性：聚合物共混改性可以提高材料的抗溶剂性和抗腐蚀性，使其能够在恶劣的化学环境中使用。
例如，将聚乙烯和聚丙烯酸共混改性，可以提高材料的耐酸碱性和耐腐蚀性。
5.制备功能性聚合物材料：通过将具有不同功能的聚合物进行共混改性，可以制备出具有特定功能的复合材料，如导电聚合物、生物可降解聚合物和自愈合聚合物等。
这些功能性材料在电子、医疗和航空航天等领域有着广泛的应用前景。
总的来说，聚合物共混改性是一种有效的方法，可以通过将不同类型的聚合物混合在一起，实现材料性能的综合优化。
随着科技的不断发展，聚合物共混改性在材料领域的研究和应用将越来越广泛。
第2章 聚合物共混改性原理
2017/7/5
7
2.1.5 聚合物共混物的分类 2.1.5.1 按共混物形态分类
均相体系和两相体系，其中，两相体系又可分为 “海-岛结构” 两相体系和“海-海结构”两相体系。 “海-岛结构”两相体系在聚合物共混物中是普遍存在 的。工业应用的绝大多数聚合物共混物都属“海-岛结 构”两相体系。 “海-海结构”两相体系，可见诸于聚合物互穿网络 （IPN）之中。此外，机械共混亦可得到具有“海-海 结构”的共混物。
2017/7/5
4
2.1.4 关于相容性的基本概念
2.1.4.1 完全相容，部分相容与不相容
相容性，是指共混物各组分彼此相互容纳，形成宏观 均匀材料的能力。不同聚合物对之间相互容纳的能力， 是有着很悬殊的差别的。某些聚合物对之间，可以具 有极好的相容性；而另一些聚合物对之间则只有有限 的相容性；还有一些聚合物对之间几乎没有相容性。 由此，可按相容的程度划分为完全相容、部分相容和 不相容。相应的聚合物对，可分别称为完全相容体系、 部分相容体系和不相容体系。
2017/7/5
25
2.2.4.4 黏度比、剪切应力及界面张力的综合影响
(1) 黏度比λ与分散相粒径的关系
2017/7/5
26
2.2.4.5 其它因素的影响
如前所述，共混组分的熔体黏度及两相间的黏度 比对共混物的形态有重要影响。而聚合物的熔体黏度 是受到熔融温度的影响的，这就使得共混过程中的加 工温度可以通过影响熔体黏度，进而影响聚合物共混 物的形态。共混物的形态，还与共混组分之间的相容 性密切相关。完全相容的聚合物对，可形成均相共混 体系；部分相容的聚合物对，则可形成两相体系。
2017/7/5
17
2017/7/5
聚合物共混改性原理与应用5
聚合物共混改性原理与应用5聚合物共混改性原理与应用51.化学相容性：聚合物共混改性的成功关键在于所选择的聚合物之间的化学相容性。
如果两种聚合物能够形成相互溶解的体系，即聚合物链能够相互扩散并与对方形成强的相互作用力，就可以达到物理共混，从而改变聚合物材料的性能。
2.相互作用力：共混聚合物中，不同聚合物之间的相互作用力起到了关键作用。
常见的相互作用力包括范德华力、氢键、弱键、离子相互作用等。
通过选择合适的相互作用力和控制共混聚合物中的相互作用力强度，可以实现聚合物材料的性能的调控和优化。
3.共混机理：共混聚合物的形成遵循着一定的共混机理。
常见的共混机理包括相互扩散和混合、溶解组成物实现物理相互作用、交联反应实现化学相互作用等。
在共混改性中，了解和理解聚合物共混机理对于实现想要的改性效果至关重要。
1.提高材料性能：通过将不同的聚合物共混在一起，可以使材料具备更多的优点和特性。
例如，将具有较高强度和刚性的聚合物与具有耐磨性和耐氧化性的聚合物共混，可以使材料具备优良的机械性能和耐用性。
2.改善加工性能：将具有较低熔点的聚合物和具有较高熔点的聚合物共混，可以降低材料的熔点和粘度，提高材料的流动性，从而改善材料的加工性能。
这种方法在塑料加工和合成纤维等领域中得到广泛应用。
3.调控界面性能：聚合物共混改性可以调控界面效应，从而改善材料的界面性能。
例如，在聚合物共混体系中添加亲水性或疏水性添加剂，可以改变材料的表面性质，使其具备阻燃性、防水性或亲油性等特性。
4.实现多功能化：通过将具有不同功能的聚合物共混在一起，可以实现材料的多功能化。
例如，将具有导电性的聚合物与具有光学性能的聚合物共混，可以制备出具有导光、导电和防静电等功能的材料，广泛应用于电子和光电器件中。
总之，聚合物共混改性是一种重要的材料改性方法，通过调控聚合物之间的化学和物理相互作用，可以实现材料性能的调控和优化。
在不同领域和应用中，聚合物共混改性具有广泛的研究和应用价值。
聚合物共混改性原理第二章2-杨其
S m 为混合熵；
T 为热力学温度。
第2章 聚合物共混物相容性
S R(n1 lnV1 n2 lnV2 )
* m
式中 n1、n2 ——溶剂与溶质的克分子分数； V1、V2 ——将剂与溶质的体积分数。
第2章 聚合物共混物相容性
弗洛利（Flory）和哈金斯（Huggins）等用一无因次的参数来表征 由溶剂分子和大分子的链段相互作用对聚合物的贡献：
12
——两种聚合物之间豹作用参数。
第2章 聚合物共混物相容性
为了计算 S ，提出了著名的Flory－Huggins晶格模型。Flory认为高分子
m
溶液比低分子化合物的排列方式少得多，因而混合熵 S 远小于后者。后来 m Scott和Tompa将F－H聚合物溶液理论推广到聚合物共混体系，其 S m 最小。F－ H理论圆满解释了为什么2个高聚物共混很难得到1个均相共混物。H m与共混物 中新的接触对的形成有关，正比于相互作用参数 。因此 G 中唯一与分于性 m 质有关的参数就是X F－H理论由于其简单性和所需实验参数少的特点广泛用于 研究聚合物共混物的相行为。
2.2 聚合物共混物相容性的热力学理论
2.2.1 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
2 Gm 3Gm 0 2 3 n1 n1
这是一个临界点。它可能是上限临界相容温度（UCST）。也可能是下
限临界相容温度（LCST）。
聚合物共混改性原理与应用
❖ 填充剂对填充体系性能的影响 ①力学性能 ②结晶性能 ③热学性能 ④熔体流变性能
聚合物共混改性原理与应用
8.3 填充剂的表面改性
❖ 在填充改性聚合物中所使用的填料大部分是天然的或 人工合成的无机填料。这些无机填料无论是盐、氧化 物，还是金属粉体，都属于极性的、亲水性物质，当 它们分散于极性极小的有机高分子树脂中时，因极性 的差别，造成二者相容性不好，从而对填充塑料的加 工性能和制品的使用性能带来不良影响。因此对无机 填料表面进行适当处理，通过化学反应或物理方法使 其表面极性接近所填充的高分子树脂，改善其相容性 是十分必要的。
❖ 应用： 塑料
橡胶
④云母
❖ 成分：硅酸钾铝
❖ 形状：鳞片状
❖ 性能：有玻璃般光泽，良好的电绝缘性，加工
性能好。 ❖ 应用： 塑料
橡胶
聚合物共混改性原理与应用
⑤二氧化硅（白炭黑） ❖ 应用：塑料
橡胶 ⑥硅灰石 ❖ 成分：CaSiO3 ❖ 形状：针状 ❖ 性能：化学稳定性、电绝缘性好，吸油率低，
价格低廉。 ❖ 应用：
聚合物共混改性原理与应用
表面处理剂及作用机理
❖ 填料表面处理的作用机理基本上有两种类型：一是表面物理作用，包括表面涂覆（或称 为包覆）和表面吸附；二是表面化学作用，包括表面取代、水解、聚合和接枝等。
填料聚表合面物处共混理改物性理原作理用与示应意用 图
填料表聚合面物处共理混化改学性作原用理示与应意用图
中空玻璃微珠 ⑿金属粉末 ❖ 性能：提高导热性、降低膨胀系数、降低摩擦
力、防辐射。
聚合物共混改性原理与应用
⒀天然材料填充剂 木粉、竹纤维、麻纤维、秸秆纤维、果壳粉、淀 粉
聚合物共混改性原理与应用
❖ 增强纤维 ①玻璃纤维 性能：拉伸强度高而弹性模量低；热导率比较
3 第二章 聚合物共混改性基本原理
Edb Edk Edf
分散相物料宏观破碎能Edk←取决于颗粒内部阻碍变 形和破碎的因素，即熔体黏度、熔体弹性等。 分散相物料表面能Edf←取决于界面张力
S 3 Edf Vd R
2013-7-28 31
第四节 混合过程的理论模型
五、分散相的分散与集聚 2. 破碎过程的影响因素 剪切能E← E 2 m
y Ky0 1 y 0
K值超过某个临界值时，粒子破碎。 双小球模型 液滴模型
6R m 6R K Fr Fr
mR R We
K决定于——外力，内力 剪切应力（外力）、分散相内力与分散相颗粒破碎 分散密切相关。增大τ或降低Fr可以促进分散相颗粒 的破碎。
2013-7-28
12
第四节 混合过程的理论模型
二、作用于分散相粒子上的力
F1 6Rmy cos F2 6Rmysin
α
F1 F
F2
处于连续相流体剪切力场中的分散相粒子，首先会 在F2的作用下发生转动，与此同时F1也逐渐增大， 分散相粒子在F1作用下发生伸长变形。当分散相粒 子的取向与流体速度场的夹角为45°时，F1达到最 大，这时，最有利于分散相粒子的破碎分散。 共混设备施加给共混体系的作用力方向应该不断地 或周期地变化。
2013-7-28 6
第四节 混合过程的理论模型
一、液滴模型 2. 影响液滴形变的因素
连续相黏度：ηm↑ → We ↑ → D ↑ 界面张力： σ ↓ → We ↑ → D ↑ 熔体弹性：
mR R We
流动场：对于牛顿流体，拉伸流动比剪切流动更能 有效地促使液滴破裂。 ηm<<ηd，拉伸流动起主导作用。 d 两相粘度比： m
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1.相容性与互溶性：共混改性的关键在于混合体系中组分的相容性和互溶性。
当两种聚合物具有相似的化学结构和相互相容的功能团时，它们往往具有较好的互溶性。
相反，如果两种聚合物具有不同的化学结构和互不相容的功能团，则会导致相分离和互不溶性。
因此，相容性和互溶性对于聚合物共混改性是非常重要的。
2.功能团的互相作用：在聚合物共混体系中，不同聚合物的功能团之间可以进行相互作用。
比如，酸酐可以与氢键形成聚合物链的交联点，改善聚合物的力学性能；硬度大的聚合物可以增加聚合物的刚性和强度；柔软的聚合物可以改善聚合物的柔韧性等。
因此，通过不同聚合物之间的功能团的互相作用，可以实现特定性能的调控和改善。
3.聚合物相互作用：当不同聚合物混合在一起时，它们之间的相互作用也会影响聚合物的性能。
例如，通过静电作用、范德华力、亲疏水性等，聚合物可以在分子水平上形成相互作用，进而影响聚合物体系的相行为、阻碍相分离、提高相容性。
通过调控聚合物之间的相互作用，可以改善混合聚合物的性能。
4.分散剂和助剂：在共混改性中，分散剂和助剂的使用也是非常重要的。
分散剂可以帮助将两种或多种聚合物均匀地分散在一起，避免相分离和互不溶性。
助剂可以改变聚合物的流动性、黏度、硬度等特性，进一步调节聚合物的性能。
通过合理选择和使用分散剂和助剂，可以实现更好的共混改性效果。
5.共混相的结构和形态：共混改性的聚合物体系中，聚合物相互作用和相互溶解会导致不同的结构和形态形成。
这些结构和形态对聚合物的性能有重要影响。
例如，共混相的尺寸、分散度、分布等可以影响材料的力学性能、热性能、导电性等。
通过控制共混相的结构和形态，可以调节聚合物的性能和特征。
综上所述，聚合物共混改性是一种提高聚合物性能和改变其性质的重要方法。
混合聚合物的相容性和互溶性、功能团的互相作用、聚合物之间的相互作用、分散剂和助剂的使用以及共混相的结构和形态等都是影响共混效果的重要因素。
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。
聚合物共混改性原理及应用
聚合物共混改性原理及应用相容性是指不同聚合物在分子水平上能够形成均匀溶解的混合物。
相容性的实现是通过聚合物链间的相互作用力来实现的，例如氢键、范德华力、亲疏水性等。
当两种聚合物的化学结构相似，或者它们之间存在一定的亲和性时，容易形成相容的聚合物体系。
协同效应是指两种或多种聚合物在配比合适的情况下，相互作用使性能超出预期的效果。
例如，在共混聚合物中，一种聚合物的强度和另一种聚合物的韧性相结合，能够获得既强又韧的材料。
协同效应的实现主要通过共混聚合物在分子水平上的相互作用实现，例如链间的缠绕、交联和阻碍等。
1.塑料制品：将不同聚合物进行共混改性，可以获得具有良好韧性、耐热性、耐寒性和耐化学腐蚀性的塑料制品。
共混改性还可以改善塑料的可加工性和成型性。
2.纤维材料：共混改性可以改善纤维材料的抗拉强度、弹性模量、耐磨性和耐腐蚀性。
共混纤维还可以通过添加不同种类的聚合物来调节纤维的吸湿性、抗静电性和阻燃性。
3.涂料和胶粘剂：共混改性可以增加涂料和胶粘剂的附着力、硬度、耐磨性和耐候性。
共混涂料还可以通过添加不同聚合物改变颜色和光泽。
4.医疗器械和药物包装：共混改性可以提高医疗器械的生物相容性、耐溶剂性和耐腐蚀性。
共混材料还可以改善药物包装的密封性、阻光性和防潮性。
5.塑料添加剂和填料：共混改性可以通过添加不同种类的添加剂和填料，来改善塑料的性能和性质。
例如，添加抗氧剂可以提高塑料的抗老化性能，添加阻燃剂可以提高塑料的防火性能。
总之，聚合物共混改性是一种通过混合不同聚合物来改善其性能和性质的方法。
通过相容性和协同效应的作用，可以得到具有新的、优良性能的聚合物复合材料。
聚合物共混改性在塑料制品、纤维材料、涂料和胶粘剂、医疗器械和药物包装等领域有广泛的应用。
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。
2 第二章 聚合物共混改性基本原理
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 高分子合金 VS 聚合物共混物 高分子合金也是聚合物共混改性中一个常 用的术语。但是，高分子合金的概念并不 完全等同于聚合物共混物。
2013-7-15
11
第一节 聚合物共混的基本概念
狭义的概念: 物理共混范畴之内，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。
2013-7-15
6
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
广义的概念: 聚合物共混的概念扩展到附属于物理共混的 物理／化学共混——反应共混、 共聚共混——化学共混的范畴。更广义的共混还包 括以聚合物为基体的无机填充共混物。此外，聚合 物共混的涵盖范围还可以进一步扩展到短纤维增强 聚合物体系。
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
StepGrຫໍສະໝຸດ dient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
均相体系：热力学相容体系。各相同性材料，性 能往往介于各组分聚合物性能之间。 二相体系 聚合物A 海-岛结构 海-海结构 聚合物B 两相互锁或交错结构 梯度结构 均相结构 Homogeneous phase 阶跃结构
聚合物共混改性基础原理及应用
聚合物共混改性基础原理及应用共混改性的基础原理主要包括以下几个方面：1.互溶性原理：共混改性的基础是要求两种或更多种聚合物在分子水平上具有一定的互溶性。
互溶性可以通过调节聚合物的相似性和相互作用力来实现。
例如，可以选择相互接近的聚合物，使它们能够在分子级别上相互扩散和混合。
2.相容性原理：除了互溶性外，聚合物之间还需具有相容性。
相容性是指两种或更多种聚合物能够形成均匀的相，而不是分散相或相分离。
相容性可以通过调节聚合物的结构、化学性质和分子间相互作用来实现。
3.结晶行为原理：聚合物的结晶行为和物理性能密切相关。
在共混改性中，聚合物的结晶行为会受到另一种或多种聚合物的影响。
通过调节共混体系中各个聚合物的结晶行为，可以改变材料的硬度、韧性、透明度等性质。
4.分散相原理：在共混改性中，往往会形成一个或多个分散相。
分散相是指在主体聚合物中分散着的细小聚合物颗粒。
通过控制分散相的分散度和分散尺寸，可以调节材料的力学性能和导电性能等。
共混改性的应用主要包括以下几个方面：1.改善力学性能：通过在聚合物中添加其他聚合物，可以改善材料的强度、韧性和抗冲击性能。
例如，聚丙烯和丙烯腈-丁二烯橡胶的共混改性可以提高材料的抗冲击性。
2.调节透明度和光学性能：共混改性可以在聚合物基体中形成透明的分散相，改善材料的透明度和光学性能。
例如，聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯的共混改性可以获得高透明度的材料。
3.增强导电性能：通过共混改性，可以将导电性聚合物或导电颗粒添加到非导电聚合物中，从而实现材料的导电性能。
这在电子器件领域具有潜在的应用前景。
4.改善热稳定性和耐老化性：共混改性可以通过添加稳定剂或改变聚合物分子结构来改善材料的热稳定性和耐老化性能。
这对于高温应用和长期使用的材料非常重要。
总之，聚合物共混改性通过将不同的聚合物混合在一起，可以改善材料的性能和性质。
共混改性的基础原理涉及聚合物的互溶性、相容性、结晶行为和分散相等方面。
聚合物共混改性
橡胶增韧塑料的破裂过程 (1),(2),(3)表示裂纹的发展过程
聚合物共混改性原理
次级转变温度理论
聚合物共混改性原理
银纹－剪切带理论
Bucknall等在1970年提出，是当前普遍接受的理论。这是基于橡胶增韧塑料的韧性不 但与橡胶相有关，而且与树脂连续相的特性有关。增韧的主要原因是银纹或剪切带的 大量产生和银纹与剪切带的相互作用。
橡胶粒子的第一个重要作用就是充当应力集中中心，诱发大量银纹或剪切带。第二个 重要的作用：控制银纹的发展并使银纹及时终止而不致发展成破坏性的裂纹。
聚合物共混改性原理
③ 橡胶相玻璃化温度的影响
橡胶相的玻璃化温度Tg越低，增韧效果越好。 橡胶相的Tg要比室温低40～60℃才能有显著的增韧效应，一般Tg在－40℃
以下为好。 ABS冲击强度与橡胶相Tg的关系
聚合物共混改性原理
④ 橡胶与基体树脂相容性的影响
两相的相容性太好或太差都不好。相容性太差时，两相粘合力不足；相容性 太好时，橡胶颗粒太小，甚至形成均相体系，也不会产生很好的增韧效果。
聚合物共混改性原理
屈服膨胀理论
此理论是Newman和Strella在1965年首先提出的，他们发现橡胶增韧塑料 的高冲击强度主要来源于很大的屈服形变值。
Newman等认为，增韧塑料之所以具有很大的屈服形变值是由于膨胀活化 的缘故。橡胶颗粒在其周围的树脂相中产生了静张力，引起体积膨胀，增加 了自由体积，从而使基体的Tg下降。这样就使基体能发生很大的塑性形变， 提高材料的韧性。
当橡胶中丙烯腈AN的含量 为零时，即为聚丁二烯时， 由于PVC与聚丁二烯完全不 相容，冲击强度很低。当 AN含量增加时，PVC与 NBR的相容性增加，冲击 强度提高，但有一极大值。
第二章 聚合物共混改性原理-杨其
第2章 聚合物共混物相容性
为了计算
S
，提出了著名的Flory－Huggins晶格模型。Flory认为高分子
m
溶液比低分子化合物的排列方式少得多，因而混合熵 Sm 远小于后者。后来
Scott和Tompa将F－H聚合物溶液理论推广到聚合物共混体系，其Sm 最小。F－
H理论圆满解释了为什么2个高聚物共混很难得到1个均相共混物。H m与共混物
分子内相互作用，与分子间相互作用一样，是影响共混物相容性的重 要因素。
第2章 聚合物共混物相容性
3、极 性 高分子的极性愈相近，其相容性愈好。极性越大，分子间作用力越大。由
光谱和量热分析表明，分子间作用力是高分子相容的重要因素。因此，极性高
分子共混时相容性一般较好，如在一定AN含量范围内PVC／NBR，PVC与聚—
能力愈大，分子间的内聚力愈大。团此，共混组分的结晶能力愈相近，其 相容性愈好。凡能使分子链间紧密而又规整排列的因素（包括构型和构象 因素）皆有利于高分子结晶。
在非晶态高分子共混时常有理想的混合行为，如PVC／NBR、PVC／EYA、 a-PS／PP0等；在晶态／非晶态（或晶态）高分子共混时，只有出现混晶对才 相容，如PVC／PCL，聚偏氟乙烯（PVF2）与PMMA，聚对苯二甲酸丁二醇酯 （PBT）与聚对苯二甲酸乙二醉朗（PET），PA／PE，EPR／PE，iPP／PE等。 同晶型共很高分于是很少的，如聚氟乙烯与PVF2。
一般来说、对低分子量的混合物，介稳的体系将迅速分离成为构相。 然而，在很粘的聚合物混合物中，有时介稳体系几乎可以无限制地保持为 一相。因此，实验中观察时，这样的体系有时显现为单一相，而有时则分 离为几个相。例如在聚苯乙烯和聚甲基乙烯醚的混合物中，早已报道过发 现上述的现象。
第二章 聚合物共混改性原理
均一性的表征
混合指数
2
I
S2
不均一系数
K
c
S 100
c0
分散度的表征
平均粒径 平均表面直径
d
n
ni d i
ni
d
n
ni ni
d d
3 i 2 i
2021/8/15
28
十、共混物对分散相粒径及粒径 分布的要求
存在一个最佳值
2021/8/15
29
十一、共混物的相界面及其相界 面效应
相界面：两相或多相共混体系相与相间 的交界面
投资少、效益高 品种繁多、可制备功能化高分子材料 改善加工性能
2021/8/15
4
三、共混的方法（1）
物理方法： 机械混合 溶液混合 胶乳混合 粉末混合
20世纪40-50年代，以次价力结合为主，如 NBR/PVC共沉胶
2021/8/15
5
共混的方法（2）
化学方法：接枝共聚（组分间有化学反应） 嵌段共聚（组分间有化学反应） 互穿网络（组分间没有化学反应） 渐变处理（组分间没有化学反应）
生长以及只有小尺寸银纹对材料的增韧起作用仍存在 着争论。
2021/8/15
14
1.2 银纹-剪切带理论
Bucknall等人的研究表明,在塑料和橡胶 的复合物中,剪切屈服和银纹化同时存在, 并且剪切带还可终止银纹,阻止其扩展成 为裂纹。目前人们普遍接受这一理论。
2021/8/15
15
2 非弹性体增韧机理 2.1 刚性有机粒子(ROF)增韧冷拉机理 Kuraucki和Ohta首次提出了非弹性体增韧理论。该理
2021/8/15
32
1 共混物性能与单组分性能关系
《聚合物共混改性原理》教学大纲
《聚合物共混改性原理》教学大纲《聚合物共混改性原理》教学大纲一、课程基本信息课程名称（中、英文）：《聚合物共混改性原理》(Principle of Polymer Blending)课程号：300029020课程类别：专业必修课学时：32 学分：2二、教学目的及要求教学目的：本课程从聚合物共混改性的原理出发，对聚合物共混物的分类、发展，聚合物共混物的相容性、形态学、界面设计、工艺设计、聚合物成型过程中共混物的形态结构变化、聚合物共混物的性能、以及填充及增强改性的方法、构成、形态及界面、结构与性能等方面进行详细的分析和阐述。
使学生对聚合物的共混改性的基本原理和方法有一个全面的认识，并了解共混改性发展的一些最新进展。
教学要求：了解聚合物共混改性的目的、意义，掌握聚合物共混物的分类、制备方法，掌握聚合物共混改性的基本原理以及理论，了解聚合物的共混改性方面的应用和发展，能初步学会运用基本方法来设计、制备聚合物共混物，解决改性聚合物实践中遇到的实际问题。
对毕业要求及其分指标点支撑情况：（1）毕业要求1，分指标点1.4；（2）毕业要求2，分指标点2.2；（3）毕业要求3，分指标点3.2.三、教学内容（含各章节主要内容、学时分配，并以下划线或*等方式注明重点、难点）第一章|、引言3学时介绍共混复合材料的分类、定义；共混改性的目的、意义；共混复合材料在国防、军用、汽车、建筑、电子电器，日常生活中的应用；教学内容和参考文献。
第二章、聚合物共混物相容性5学时1、掌握聚合物共混体系相容性的基本概念，包括：热力学相容性2、工艺相容性；聚合物共混体系相图（1）二元相图，LCST、UCST等类型相图；（2）三元相图；3、Flory-Huggings聚合物共混体系热力学理论（1）理论的描述，假设条件、公式的推导等；（2）影响聚合物共混体系相容性的因素包括：溶度参数、共聚物的组成、极性、表面张力、结晶能力、粘度、分子量第三章、聚合物共混物形态学2学时3.1 概述3.2 聚合物共混物形态结构的基本类型3.3 不同制备方法制备的共混物的形态结构3.3.1 机械共混物（非晶聚合物共混物、结晶聚合物共混物）3.3.2. 接枝共聚物（HIPS、ABS、MBS）3.3.3 嵌段共聚物（嵌段共聚反应、热塑性弹性体SBS的形态结构）3.3.4 互穿聚合物网络IPN（IPN的制备、IPN的形态结构特征）第四章、聚合物共混物界面设计2学时4.1 概述4.2 聚合物共混物的界面4.3 共混物界面上的扩散与界面层结构4.4 改善界面层的方法4.5 相容性共混物4.6 不相容性聚合物共混物的增容4.7 橡胶增韧中的界面偶联作用第五章、共混物的工艺实现3学时5.1 共混物的制备技术简介5.1.1 简单机械共混技术（物理共性）5.1.2 反应性共混技术5.1.3 共混-共混法5.1.4 IPN技术5.1.5 分子间特殊相互作用技术5.2 聚合物共混设备5.2.1 粉料共混设备高速捏合机Z形捏合机5.2.2 熔体共混设备开炼机、密炼机、单螺杆挤出机、双螺杆挤出机第六章、成型加工中共混物的形态发展与结构变化3学时6.1 概述6.2 剪切引起的相容与相分离6.3 不相容性共混物在挤出过程中的形态发展6.3.1 计算机模拟6.3.2 实验论证6.4 动态应力场作用下共混物的形态控制与微相分离6.5 反应性共混挤出第七章、聚合物共混物的性能3学时7.1概述7.2聚合物共混物性能与其组分性能的一般关系均相共混物、单相连续的二元共混物、两相连续的二元共混物7.3聚合物共混物的玻璃化转变相容性共混物（Fox方程、Gordon方程）不相容共混物、部分相容共混物共混物玻璃化转变的自由体积模型、强度与形态结构的关系7.4聚合物共混物的力学性能7.4.1弹性模量（混合法则、Hashin方程、Kerner方程）7.4.2共混物的拉伸性能剪切屈服形变、银纹化剪切带的产生、结构、性质及影响因素影响共混物形变的因素（基体性质、应力、取向、橡胶含量等）7.4.3共混物的冲击性能橡胶的增韧机理影响橡胶增韧的因素（基体树脂、橡胶含量、粒径、粒子间距、交联、粒子内树脂包容量、相容性等）7.4.4共混物的其它性能第八章、典型聚合物共混体系1学时8.1 PP/EPDM8.2 PVC/NBR8.3 ABC共混合金8.4 PC共混合金8.5 尼龙共混合金第九章、聚合物的填充及增强改性概论1学时9.1 填料的定义及典型性质本节从诸多文献中对填料定义的描述出发，分析历史上不同时期和不同的文献对于填料和填充改性的不同理解和阐述，介绍填料涉及的基本性质，使学生对聚合物中使用的填料的概念有一个完整准确的理解。
聚合物共混改性原理与应用1
如ABS 树脂：“坚韧、质硬、刚性”：
A：耐化学腐蚀； B：极好的韧性； S：刚性和良好的加工性能
CH2-CH x CH2-CH=CH-CH2 y CH2-CH z CN
3.组分含量的表示方法
质量份数 质量分数：A/B ( X/Y ) 体积分数
相界面
分散相颗粒的平均粒径和粒径分布与性能的关系
共混过程的条件 平均粒径：最佳 粒径分布：较窄 粒子形貌：适宜 共混物的性能
共混物“均相”的判定：共混物具有单一的Tg
5.关于相容性的基本概念
相容性：热力学相容（△Gm＜0） 溶混性：单一的Tg 广义的相容性 完全相容体系：单一的Tg/均相体系/ 溶混性 部分相容体系：两相体系 不相容体系
LOGO
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
例：HIPS
塑料基体 缺点 增韧 共混法 效果 原因 要求 影响因素
第2章 聚合物共混 的基本概念
2.1 聚合物共混的定义源自物理共混：熔融共混 化学共混：聚合物互穿网络IPN（化学改性） 物理/化学共混 反应共混（反应挤出） 共聚-共混 接枝共聚-共混 嵌段共聚-共混 聚合物共混：两种或两种以上聚合物经混合制成 宏观均匀物质的过程。 ※聚合物为基体的无机填充共混物 ※短纤维增强聚合物体系
当共混组分中有共聚物，且有必要标明时 A/B =m:n ( X/Y ) 例如：聚氯乙烯/苯乙烯-丙烯腈=75:25 ( 95/5 )
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。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
聚合物共混改性原理
湿法生产工艺：
原土 包装
破碎 粉碎
制浆 干燥
干法生产工艺：
提纯 过滤
改型活化 有机覆盖 覆盖剂
原土 包装
制浆 粉碎
提纯1
提纯2
干燥
加热混合
改型活化 精细钠土 覆盖剂
聚合物共混改性原理
Structure of 2:1 layered silicates
蒙脱土的结构特征---天然的纳米结构
01~0.1 μm, 10~1000Å)
(5~100 Å)
（1）聚合物 /低分子物
低分子作增容 低分子流变改 外部热塑性
剂
性剂
聚合物
（2）聚合物 /聚合物
宏观相分离 型聚合物掺
混物
微观相分离型 （1）分子复合物；
聚合物合金
（2）完全相容型 聚合物合金
（3）聚合物 聚合物/填充 聚合物/填充 聚合物/超细粒 聚合物纳米
常用的插层剂有烷基铵盐、季铵盐、吡啶类衍生物和其他阳离子型表面活性剂
聚合物共混改性原理
聚合物共混改性原理
聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料特点
需要填料体积分数少； 具有优良的热稳定性及尺寸稳定性； 性价比高。
聚合物共混改性原理
Polymer layered Nanocomposites preparation
✓ Because the building blocks making up the nanocomposites are therefore so close to the molecular scale, confinement and quantum effects result from the way that the blocks interact.
金属/金属 金属/陶瓷 陶瓷/陶瓷
聚合物 纳米复合材料
有机/无机 纳米复合材料
聚合物/聚合物 纳米复合材料
聚合物基
无机物基
分子复合 原位复合 微纤/基体
Classification of nanocomposite
聚合物共混改性原理
Polymer/inorganic nanocomposites
Polymer nanocomposites are generally defined as the combination of a polymer matrix resin and inorganic particles (particles, layers or fibres) which have at least one dimension (i.e. length, width, or thickness) in the nanometer size range
➢ In-situ intercalation polymerization
to intercalate the monomer and then take advantage of the host’s oxidising properties to induce polymerization
College of Polymer Science & Engineering
聚合物共混改性原理
———— 聚合物纳米复合材料
张琴
聚合物共混改性原理
聚合物复合体系的分类
复合体系 组合
>1000nm (>1μm)
分散相的尺度大小
100~1000nm 1~100nm(0.0 0.5~10nm
(0.1~1 μm)
✓ Nanocomposites show properties not found in bulk materials, differentiating them from typical composites or filled-polymer systems.
聚合物共混改性原理
纳米复合材料
非聚合物 纳米复合材料
合物共混改性原理
蒙脱土的化学通式： Nax(H2O)4{(AL2~xMgx)[Si4O10](OH)2}
分类： 钠基蒙脱土（碱性土） 钙基蒙脱土（碱土性土） 天然漂白土（酸性土）
聚合物共混改性原理
蒙脱土的改性方法
人工钠化改型（悬浮液法、堆场钠化法、挤压法） 酸活化方法（干法活化工艺、湿法活化工艺）
聚合物共混改性原理
制备聚合物纳米复合材料的无机物的种类
• 纳米粒子(CaCO3 、SiO2 、 TiO2、ZnO、Al2O3、Cr2O3 )
• 纳米纤维 (碳纳米管、纤维素晶须、凹凸棒土 ) • 层状无机物
聚合物共混改性原理
Layered host crystals susceptible to intercalation by a polymer
/填充物
物复合体系 物复合体系 子填充复合体系 复合体系
聚合物共混改性原理
纳米概念的形成
早期，石墨、炭黑中的颗粒 1959年，美国物理学家Richard Feynman提出“what
would happen if we could arrange the atoms one by one the way we want them?” 20世纪70年代康乃尔大学C.G.Granqvist & R.A.Buhrman 小组气相沉积制备纳米 20世纪80年代，原西德Gleiter首次制备金属纳米，提出 纳米材料及其应用 1981年，IBM发明AFM和STM，推动纳米技术发展 20世纪80年代末期，日本丰田研究中心制得PA6/粘土纳米 复合材料
聚合物共混改性原理
What nanocomposites are
✓ Nanocomposites are made by mixing two or more phase, such as particles, layers or fibres, where at least one of the phases is in the nanometre size range.
聚合物共混改性原理
Cation-exchange reaction between the silicate and the alkylammonium salt
蒙脱土族矿物具有离子交换性、吸水性、 膨胀性、触变性、黏结性、吸附性等特性
聚合物共混改性原理
插层剂的作用
利用离子交换的原理进入蒙脱土片层之间； 扩张片层间距； 改善层间的微环境； 使蒙脱土的内外表面由亲水性转化为疏水性； 增强蒙脱土片层与聚合物分子链之间的亲和性； 降低硅酸盐材料的表面能。