聚合物共混知识点总结讲课稿
聚合物加工原理-3混合与混炼理论基础-新讲内容
二、聚合物共混的基本概念
B
δ L=B
L
θ
L L' L 1 2 cos B’=B B' B
L’
B cos 0 cos
L L>>B L’ B’=B B L L’ B L<<B B’=B 球体
0
1 2
椭圆体
(2R)3 / 6 L' ( B' )2 / 6
L=B=2R
Z
v x x v y y / 2 v z z / 2
v x x v y y vz 0
单轴拉伸流
A 2 e A0 max
e
平面拉伸流
A pe e A0 max
剪切流及拉伸流中的面积比
e pe
如， PP/PE/CaCO3
CaCO3填充的PP/PE二元共混物；
NR/炭黑共混体系。
b、聚合物/纤维材料 如， PP/GF体系、NBR/短纤维。
二、聚合物共混的基本概念
c、聚合物/聚合物体系
如， PP/PE、NBR/PVC等 （2）按材料的凝聚态分 固－液共混、液－液共混、固－固共混。 （3）按反应过程有否化学反应分
5、扩散动力学原则
两种聚合物相互接触时，会产生链段间
的相互扩散，若两种聚合物大分子具有相近 的活动性，则两种大分子的链段就以相似的 速度相互扩散，界面层较厚，共混物性能较 好。 调整工艺条件（T、驱动力）使 DAB相近。
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、
第2章 聚合物共混改性原理
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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。
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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。
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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
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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。
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聚合物共混
聚合物共混理论重点内容纲要绪论：第1章聚合物共混的3种基本作用及共混的优势。
第2章聚合物共混的基本概念1、共混改性的主要方法及应用。
2、共混物形态的3种基本类型；3、相容性的基本概念机判断依据：（1）热力学相容性（2）溶混性（3）广义相容性4、如何通过Tg判断，体系是完全相容体系、部分相容体系、还是完全不相容体系（结合实例灵活掌握）。
5、均相体系的判断方法。
第3章聚合物共混过程及其调控1、分布混合与分散混合的概念。
2、分散相颗粒分散过程的两种主要机理。
3、影响共混过程的5个主要因素是什么？4、依据“液滴模型”和“双小球模型”，对影响分散相变形与破碎的因素进行讨论。
5、分散相为什么会存在平衡粒径？6、层流混合模型及应用。
7、采用哪些方法，可以对聚合物熔体粘度进行调控？8、概念：（1）黏度相近原则（2）软包硬规律（3）等黏点第4章聚合物共混的微观形态1、共混物微观形态研究的重要性。
2、总体均相性与分散度的概念。
3、试述组分配比与熔体黏度对分散相、连续相形成的综合影响。
（图4-12）4、简述影响分散相粒径和粒子的形貌的因素。
5、试述影响第三组分在聚合物两相间分配的因素。
第5章共混物的相容热力学和相界面1、掌握图5-1共混体系相图的相关内容。
2、简述聚合物表面张力的影响因素。
3、共混体系界面张力、界面层厚度与相容性的关系。
4、共混体系的相容剂有哪些类型？第6章聚合物共混物的性能1、影响共混物性能的因素主要有哪些方面？2、掌握银纹-剪切带理论及应用。
3、了解界面空洞化理论、橡胶粒子空洞化理论、逾渗理论的基本内容。
4、弹性体增韧塑料体系的结构形态对增韧效果的影响。
5、非弹性增韧与弹性体增韧的区别，以及非弹性体增韧的优势。
6、对于PVC等脆性基体，如何进行非弹性体增韧？综合题重点：1、共混物形态与共混物性能的关系；2、弹性体、非弹性体增韧塑料的体系的结构形态、机理、性能的综合分析。
3、聚合物的填充增强改性（重点在填料的表面改性及与体系的相容性），详情参见第八章8.3及8.4。
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(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。
2聚合物共混
由于物理共混，特别是物理共混中的熔融共混，
△Gm<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，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2.5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。
在实际的共混体系中，能够实现 热力学相容的体系是很少的。
我们学习的重点是工业应用中常用的熔融
共混方法，而在熔融共混的产物中，更具
应用价值的通常是具有“海-岛结构”的两
相体系。因此，将主要介绍具有“海-岛结
构”的熔融共混法两相体系。
2.1.3.2 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)。
均相体系的判定标准
如果一种共混物具有类似于均相材料所具有的性能，这种 共混物就可以认为是具有均相结构的共混物。在大多数情
况下，可以用玻璃化转变温度(Tg作为判定的标准。如果
两种聚合物共混后，形成的共混物具有单一的Tg则就可以 认为该共混物为均相体系。相应地，如果形成的共混物具
2.1.4.2 溶混性
具有热力学相容性的体系甚少，所以，有必要对相容体系 的判据作出调整。热力学相容性体系为均相体系。 而均相共混体系的判据，如前所述，是指一种共混物具有 类似于均相材料所具有的性能；在大多数情况下，可以用
第六章 聚合物共混物
▪ （2）混合过程中化学反应所引起的增容作用。
▪ （3）聚合物组分之间引入相互作用的基团。
▪ （4）共溶剂法和IPNs法。
6.3.2 聚合物/聚合物互溶性的热力学分析 根据热力学第二定律，对于理想溶液而言：
GM HM TSM
只有当△Gm ﹤0时，混合才能自发进行
对于聚合物体系而言：
④ 在其它工艺条件相同的情况下，延长混炼时间或增加 混炼操作次数，在一定条件下虽可提高共混物料的均匀性， 但应避免高聚物有可能出现的过度降解以至由此而引起高 聚物共混物料的劣化。 熔融共混法是一种最常用的高聚物共混法，与初混操作结 合，一般可取得较满意的效果，其中又一挤出共混应用最 广。
（3）溶液共混法
（2）对于反应型增容剂，其增容原理与非反应型增容剂显 著不同，这类增容剂与共混物各组分之间形成了新的化学键， 所以称之类化学增容，它属于一种强迫性增容，反应型增容剂 主要是一些含有可与共混组份起反应的官成团的共聚物，它们 特别适合于相容性差且带有易反应官能团的高聚物之间的增容， 反应增容的概念包括，外加反应性增容剂与共混高聚物组分反 应而增容；也包括使其混高聚物官能化并凭借相互反应而增容。 反应型增容剂：优点，用量少、效果好，缺点：易因副反应造 成物性下降。 非反应型增容剂，优点，无副作用，使用方便，缺点：用量较 多，效果较低，成本较高。
6.3.1 聚合物/聚合物互溶性的基本特点:
▪
聚合物分子量很大，混合熵很小,所以热力学上
真正完全互溶即可任意比例互溶的聚合物对为数不多，
大多数聚合物之间是互不溶或部分互溶的。当部分互
溶性较大时，称为互溶性好；当部分互溶性较小时，
称为互溶性差；当部分互溶性很小时，称为不互溶或
基本不互溶。 表6－4和表6－5
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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电子教案与课件：《高分子材料概论》 第七章 聚合物共混物
第七章 7.2 聚合物共混物的相容性
7.2.1基本概念 相容性是聚合物共混体系的最重要特性。共混过程实施的难易、共混物的形态与性能，都与共混组分之间的相容性 密切相关。聚合物的共混物的相容性（compatibility）起源于乳液体系各组分相容的概念，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，有着很大差别。聚合物之间的互溶性 （miscibility）亦称混溶性，与低分子物中溶解度（solubility）相对应，是指聚合物之间热力学上的相互溶解性。热力 学混溶性是指在任意比例时都能形成均相体系的能力。早期的共混理论研究发现，可以满足热力学相容的聚合物配对， 实际上相当少。此后，研究者不再局限于热力学相容体系，研究内容包括相分离行为和部分相容两相体系的相界面特性
第七章 7.2 聚合物共混物的相容性
7.2.5 相容性研究方法 研究聚合物之间相容性的方法很多。前面已述及以热力学为基础的溶解度参数（δ）及Huggins—Flory相互作用参数 χ12来判断互溶性。除热力学方法外，还可用玻璃化转变温度（Tg）法、平衡熔点法、聚合物相图、红外光谱法、电镜 法、界面层厚度法、界面张力测定法、共混物薄膜透明度测定法、共同溶剂法、粘度法等来研究聚合物共混物的相容性。 7.2.5.1 玻璃化转变温度法测定聚合物－聚合物的互溶性 7.2.5.2 平衡熔点法 7.2.5.3 浊点法
第七章 7.4 聚合物共混物的性能
7.4.4 流变性能 聚合物共混物的熔体粘度一般都与混合法则有很大的偏离，常有以下几种情况。 （1）小比例共混就产生较大的粘度下降，例如聚丙烯与聚（苯乙烯-甲基丙烯酸四甲基哌啶醇酯）（PDS）共混物和 EPDM与聚氟弹性体Viton共混物的情况。 （2）由于两相的相互影响及相的转变，当共混比例改变时，共混物熔体粘度可能出现极大值或极小值。 （3）共混物熔体粘度与组成的关系受剪切应力大小的影响。 （4）单相连续的共混物熔体，例如橡胶增韧塑料熔体，在流动过程中会产生明显的径向迁移作用，即橡胶颗粒由器 壁向中心轴方向迁移，结果产生了橡胶颗粒从器壁向中心轴的浓度梯度。一般而言，颗粒越大、剪切速率越高，这种迁 移现象就越明显，这会造成制品内部的分层作用，从而影响制品的强度。
共混改性专题知识讲座
ABS
商品化ABS是由苯乙烯－丙烯腈旳无规共聚物(SAN)及其和橡胶 旳接枝共聚物构成，橡胶一般为聚丁二烯(PB)、丁腈橡胶(NBR)或丁 苯橡胶(SBR)等。
ABS树脂是目前产量最大，应用最广泛旳聚合物共混物。它将 PS、PBR和PAN旳多种性能有机地统一起来，不但具有韧、硬、刚 相均衡旳优良力学性能，而且具有很好旳耐化学药物性、尺寸稳定性 、表面光泽度、耐低温特征、着色性能和加工流动性等优点，是一种 很主要旳工程塑料。
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嵌段共聚物及嵌段共聚物/均聚物共混物形态构造模型
白色为组分A；黑色为组分B
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相逆转（phase inversion）
• 聚合物共混物可在一定旳构成范围内发生相旳逆转，原来 是分散相旳组分变成连续相，而原来是连续相旳组分变成 份散相。
• 在相逆转旳构成范围内，常可形成两相交错、互锁旳共连 续形态构造，使共混物旳力学性能提升。这就为混合及加 工条件旳选择提供了一种主要根据。
二元共混物按相旳连续性可分为下列三种基本类型：
1. 单相连续构造； 2. 相互贯穿旳两相连续构造； 3. 两相互锁或交错构造。
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1. 单相连续构造
• 指构成聚合物共混物旳两个相或者多种相中只有一种相连 续。此连续相可看作是分散介质，又称之为基体(matrix)， 其他旳相分散于连续相中，称为分散相(dispersed phase)，又称为相微区(phase domain)。
• 缺陷：性脆、冲击强度低、耐环境应力开裂性和耐热性差 • 改性目旳：提升抗冲性能。耐热性、耐环境应力开裂性和
阻燃性，同步保持其透明性、耐候性和表面光泽度。
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机械共混法生产HIPS
将SBR／PS(15／85)经过 双辊筒混炼机(150℃左右，约 20min)或密炼机(为预防氧化可 充入氮气)共混，抗冲击PS旳冲 击强度不小于25KJ／m2，挠曲 强度高于60MPa，维卡软化温 度超出80℃。
聚合物共混热力学ppt课件
(upper critical solution
temperature).
.
Single phase Two phase
Binodal(双节线)
图2-1（b）：聚合物A/聚合 物B 二元共混体系的相图。
(b) A blend with an LCST (lower critical solution temperature).
❖ ′和 ″为相应于两个极小自由
能的两个平衡相的组成。如果体 系的总组成处于 ′和 ″之间，发 生相分离时就会分成组成分别为 ′和 ″的两相，因为这样可使整 个体系具有更小的自由能而更加 稳定。
.
2. 相分离热力学和临界条件
相分离的临界条件也就是曲线中相应于两个自由能极小值的两个拐点（点 K
N1，n1－溶剂分子的个数和摩尔数； N2，n2－溶液中高分子的个数和摩尔数。
❖ Sm 仅表示由于高分子链节在溶液中排列的方式与其在本体中排列方式的
不同而引起的熵变，并未考虑在溶解过程中由于高分子与溶剂分子相互作用的 变化所引起的熵变，. 因此又称为组合熵（combinational entropy）
❖ Scott 和 Tompa 将 Flory-Huggins 用于高分子溶液的热力学理论扩展应用于
由 nA 摩尔聚合物 A 和 nB 摩尔聚合物B混合而成的聚合物/聚合物共混体系，推 导出了A/B 共混体系的混合熵、混合热焓以及混合自由能，如下：
S m R n A ln A n B ln B
2 2
2 n G 2 . mT,P ,n1RlTn2x11x
2 1
5. 相平衡和临界条件：
1 1 2 2
2
c
1 1x12
x12
聚合物共混知识点总结
聚合物共混知识点总结1.聚合物共混：共混改性包括物理共混、化学共混和物理/化学共混三大类型。
其中，物理共混就是通常意义上的“混合”。
如果把聚合物共混的涵义限定在物理共混的畴之，则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。
2.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。
3.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。
分布混合和分散混合在实际的共混工程中是共生共存的，分布混合和分散混合的驱动力都是外界施加的作用力。
4.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。
5.分散度则是指分散相颗粒的破碎程度。
对于总体均匀性，则采用数理统计的方法进行定量表征。
分散度则以分散相平均粒径来表征。
6.分散相的平衡粒径：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”。
7.高分子合金：（塑料合金）指含多种组分的聚合物均相或多相体系，常具有较高的力学性能，作工程塑料。
8.熔融共混：将聚合物组分加热到熔融状态后进行共混（应用广泛）。
采用的设备-----密炼机、开炼机、挤出机等。
本方法最具有工业价值。
9.溶液共混：将聚合物组分溶于溶剂后，进行共混。
本方法主要用于基础研究领域10.乳液共混：将不同聚合物乳液共混方法。
本法可用于橡胶共混改性中；以乳液应用的产品可乳液共混改性等。
11.分散度：反映分散相物料的破碎程度；（分散相的平均粒径和分布表征）12.均一性：反映分散相分散的均匀程度（分散相浓度起伏大小，用统计法）13.相界面：连续相与分散相之间的交界面。
（界面结合好坏对共混物性能有重大影响）14. 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。
第二章 聚合物共混的基本概念
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• 在一些学术著作中，用溶混性(miscibility) 这一术语表示以具有均相材料性能(通常是 Tg)作为判据的相容性。具有溶混性的共混 物，是指可形成均相体系的共混物，其常用 的判据为共混物具有单一的玻璃化转变温度 (Tg)。在共混改性研究中，将Tg作为相容性 的判据已经是一个被普遍接受的概念了。
(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。
• 由于物理共混，特别是物理共混中的熔融 共混，有着更广泛的工业应用意义，因而， 本课程主要介绍物理共混(重点是熔融共混)， 以及附属于物理共混的反应共混。
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• 如果将聚合物共混的涵义限定在物理共混的 范畴之内，则可对聚合物共混作出如下定义： 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。对这一聚合物共混的概 念，还可以加以延伸，使聚合物共混的概念 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。 5
2.3
组分含量的表示方法
(1)质量份数(PHR) • 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。特别 适合于工业试验中的配方研究。 (2)质量分数(w) • 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。 (3)体积分数(Φ) • 共混过程的进行以及共混物的形态，都与共混组 分的体积有密切关系。体积分数是共混研究，特别 是理论研究中重要的表征方法。当共混组分的密度 相差较大时，应采用体积分数的表示方法，或将质 量分数与体积分数相对照。
聚合物共混原理第六章聚合物共混物的力学性能
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6.2.5 影响橡胶增韧塑料冲击强度的因素
• 树脂基体特性 • 橡胶相的影响 • 橡胶相与基体树脂间粘和力的影响
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6影响 增加分子量 可以增加冲击强度。
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6.2.5.2 橡胶相的影响
（1） 橡胶含量的影响 含量增加时，银纹的引发、支化和终止速率都增加， 冲击强度提高。但是，橡胶含量太高时，材料的强 度、硬度会减小。
①基体性质 连续相的性质影响着银纹和剪切形变两种 成分的比例。通常，连续相的韧性越大，则剪切成分所 占的比例越大。
②应力的影响 形变中银纹成分的比例随应力的增加以 及 形 变 速 率 的 增 加 而 增 加 。 比 如 ， ABS 在 应 力 为 26.5MN/m2 时 ， 几 乎 100 ％ 为 剪 切 形 变 ； 而 当 应 力 为 34.5MN/m2时，银纹成分增加到85％。
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6.2.3 聚合物共混物的大形变
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下面主要以橡胶增韧塑料为例，说明共混物的形变特点。
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1.分散相的应力集中效应
对于橡胶增韧塑料，橡胶为分散相。 橡胶的模量低，容易沿应力方向伸长变形，所以负 荷主要由连续相来承担。 在外力作用下，橡胶颗粒成为应力集中的核心。在 橡胶颗粒的赤道上，应力集中最大，就成为局部形 变的核心。 此时，橡胶颗粒表面可以引发银纹的产生，也可以 引发剪切带的生成。主要是银纹的生成。
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③大分子取向的影响
大分子取向常常减小银纹成分的比例。
④橡胶含量的影响
橡胶含量增加时，总体上银纹化比例提高。橡胶含量增 加时，应力集中因子增加，也就是银纹引发中心增加；不 过橡胶含量增加，颗粒间距缩小，银纹终止速率也增加。
第三章聚合物共混讲义
第三章聚合物共混物的相容性第一节聚合物共混物相容性的基本概念一、概论聚合物共混物（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。
因为决定新材料性能的关键因素是共混物中的形态结构，所以在共混过程中对材料的相形态进行控制是关键。
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。
作为热力学因素的聚合物共混物中各组分之间的相容性是关键因素。
相容性是聚合物共混体系相行为研究的首要的基本问题，不同聚合物相容性的热力学原因是聚合物物理学者探索的目标之一。
二、共混物的相容性1、热力学相容性(solubility)热力学相容性，是亦称互溶性或溶解性。
是指满足热力学相容条件，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。
热力学相容条件：混合过程的ΔGm<0。
在聚合物共混中，分子程度的混合难以实现。
因而，这一概念在聚合物共混研究领域未得到普遍接受。
2、相容性(miscibility)聚合物之间的相容性，就是表示聚合物混合系形成单一相（分子量级的混合）的能力。
亦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。
注：1）是指在通常的温度、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”。
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。
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1.聚合物共混：共混改性包括物理共混、化学共混和物理/化学共混三大类型。
其中，物理共混就是通常意义上的“混合”。
如果把聚合物共混的涵义限定在物理共混的范畴之内，则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。
2.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。
3.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。
分布混合和分散混合在实际的共混工程中是共生共存的，分布混合和分散混合的驱动力都是外界施加的作用力。
4.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。
5.分散度则是指分散相颗粒的破碎程度。
对于总体均匀性，则采用数理统计的方法进行定量表征。
分散度则以分散相平均粒径来表征。
6.分散相的平衡粒径：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”。
7.高分子合金：（塑料合金）指含多种组分的聚合物均相或多相体系，常具有较高的力学性能，作工程塑料。
8.熔融共混：将聚合物组分加热到熔融状态后进行共混（应用广泛）。
采用的设备-----密炼机、开炼机、挤出机等。
本方法最具有工业价值。
9.溶液共混：将聚合物组分溶于溶剂后，进行共混。
本方法主要用于基础研究领域10.乳液共混：将不同聚合物乳液共混方法。
本法可用于橡胶共混改性中；以乳液应用的产品可乳液共混改性等。
11.分散度：反映分散相物料的破碎程度；（分散相的平均粒径和分布表征）12.均一性：反映分散相分散的均匀程度（分散相浓度起伏大小，用统计法）13.相界面：连续相与分散相之间的交界面。
（界面结合好坏对共混物性能有重大影响）14. 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。
15. 直接观测16. 间接观测17.界面自由能：两相体系中两组分之间具有界面自由能，直接影响共混过程.18.界面张力19.简答1.简述影响热力学相容性的因素。
答：1.大分子间的相互作用2.相对分子质量3.共混组分的配比4.温度5.聚集态结构影响聚合物共混物相容性的因素：1、溶度参数，高分子间溶度参数越相近，其相容性越好。
2、共聚物组成，共聚物组成不同导致不同的分子间和分子内作用力，从而影响共混物的相容性。
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。
4、表面张力，共混组分的表面张力愈接近，两相间的浸润、接触和扩散愈好，界面结合愈好。
5、结晶能力，高分子结晶能力愈大，分子间内聚力愈大，共混组分的结晶能力愈相近，其相容性愈好。
6、粘度，高分子的粘度愈相近，其相容性愈好。
7、分子量，减小分子量，可增大相互作用参数即增加相容性；增加分子量，体系粘度增大，也不利于相容的动力学过程进行。
2.简述共混体系界面张力、界面层厚度与相容性的关系。
答：界面张力、界面层厚度都是聚合物共混两相体系界面研究中的要素。
界面张力与界面层厚度、共混体系相容性等都密切相关。
溶解度参数接近的体系，或者B参数较小的体系，相容性相应地较好。
界面张力较低，界面层厚度也较厚。
3.试述聚合物共混的相容性答：关于相容性的概念，有从理论角度提出的热力学相容性和从实用角度提出的广义相容性，以及与热力学相容性相关的溶混性。
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从实用角度提出的相容性概念，是指共混物各组分之间彼此相互容纳的能力。
这一相容性概念表示了共混组分在共混中相互扩散的分散能力和稳定程度。
共混体系的判据，是指一种共混物具有类似于均相材料所具有的性能；在大多数情况下，可以用玻璃化转变温度(Tg)作为均相体系判定的标准。
相应地，可以把Tg作为相容性的判定标准。
4.试述影响熔融过程的5个主要因素答：主要因素：1.聚合物两相体系的熔体黏度以及熔体弹性；2.聚合物两相体系的界面能；3.聚合物两相体系的组分含量配比以及物料初始状态；4.流动场的形式和强度；5.共混时间。
5.聚合物共混物的形态结构类型有那些？并简述其特点。
答：主要分为3种结构类型，即单相连续结构、两相互锁或交错结构、两相连续结构。
（1）. 单相连续结构：构成聚合物共混物的两个相或者多个相中只有一个相连续，其他的相分散于连续相中。
单相连续结构又因分散相相畴的形状、大小以及与连续相结合情况的不同而表现为多种形式。
（2）. 相互贯穿的两相连续结构：共混物中两种组分均构成连续相，互穿网络聚合物（IPNs）是两相连续结构的典型例子。
（3）. 两相互锁或交错结构：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。
有时也称为两相共连续结构，包括层状结构和互锁结构。
6.试说明共混物熔体的流变性能及其影响因素。
答：流变性能包括流变曲线、熔体粘度、熔体粘弹性等（研究共混物熔体的流变性能，对共混过程设计和工艺条件选择和优化极有价值）1、共混物熔体粘度与剪切速率的关系2、共混物熔体粘度与温度的关系3、共混物熔体粘度与共混组成的关系4、共混物熔体的粘弹性7.简单说明共混工艺的影响因素。
答：控制共混工艺的方法实际上就是控制分散相粒径的方法1、共混时间2、共混组分熔体粘度的影响A、提高连续相粘度，有助于降低分散相粒径；降低分散相粘度，有助于降低分散相粒径。
B、“软包硬”规律制约上述A对粘度变化。
C、 A、B的相互作用，得到在两者粘度接近下，分散效果最好。
D、调控熔体粘度的方法1）采用温度调节要求不同物料对温度敏感性不同。
2）用助剂进行调节橡胶加碳黑，升高粘度；橡胶充油，减低粘度。
3）改变相对分子质量3、界面张力-----降低界面张力，可使分散相粒径变小。
调控方法：------添加相容剂的途径。
8.简诉填料的基本特征。
①填料的细度②填料的形状③填料的表面特性④填料的密度与硬度⑤填料其他特性 ---含水量、色泽、热膨胀系数、电绝缘性能9.简诉纤维增强复合材料的优缺点。
优点：1、轻质高强A、玻璃纤维增强热固性树脂的比强度大大超过钢的比强度。
B、玻璃纤维增强热塑性树脂PP，随玻璃纤维用量增加，力学性能大幅提高，热变形提高2、耐化学腐蚀3、电绝缘性能好等缺点：耐热差、硬度低、易磨损老化等分析一．分析聚合物共混物常用的的制备方法。
1、简单机械混合:它是在共混过程中，直接将两种聚合物进行混合，聚合物均是完全相容体系，物料的混合过程通常依靠扩散、对流和剪切三种作用完成，通常只有物理变化，包括干粉共混发、熔体共混法、溶液共混法和乳液共混法。
2、反应性共混技术：混炼过程中同时伴随一种或多种聚合物的化学反应，最终导致聚合物之间产生化学键接，包括反应性密炼和反应性挤出。
3、共聚-共混法:首先制备一种聚合物，然后将其溶于另一种聚合物的单体中，形成均匀溶液后引发单体与原先的聚合物发生接枝共聚，同时单体还会发生均聚作用。
4、IPN技术：每种聚合物必须在另一种聚合物直接存在下进行聚合或交联或者既聚合又交联。
二．什么是ABS？试说明ABS常见的制备方法以及分析他们之间的异同。
ABS是由苯乙烯－丙烯腈的无规共聚物(SAN)及其和橡胶的接枝共聚物构成，橡胶通常为聚丁二烯(PB)、丁腈橡胶(NBR)或丁苯橡胶(SBR)等。
ABS树脂是目前产量最大，应用最广泛的聚合物共混物ABS的制备方法1、机械共混法：主要包括三个步骤：丁腈胶乳的制备、AS树脂乳液的制备、上述两组分的共混。
2、接枝聚合法：以顺丁橡胶为接枝骨架，经过复杂的共聚合反应和步骤，将苯乙烯、丙烯腈接枝的方法。
包括乳液聚合、本体－悬浮聚合。
3、接枝共混法：先通过聚合制备高橡胶含量的接枝ABS粒子，再与所需量的SAN共混制备ABS产品。
实际工业化生产常采用此法。
制备ABS乳液法、本体-悬浮法和接枝共混法的异同：区别：橡胶粒子的形状和内部结构不一样。
本体-悬浮法：橡胶粒子一般为球形，包容物较多；粒径大，尺寸分布不易控制；杂质少，成本低。
乳液法：球形粒子，包容物少，包容物直径小；粒径尺寸分布易控制，须洗涤引发剂中的金属离子。
接枝共混法：橡胶粒子为不规则形状。
三．简诉界面层的形成并分析影响界面层厚度的因素。
1.界面层的形成：第一步是两相之间的相互接触；第二步是两种聚合物大分子链段之间的相互扩散。
①由于具有热力学混溶性的两种聚合物是完全互溶的，两种大分子链段强烈相互扩散，在强大的机械剪切力作用下，彼此结合成为一种物质，这时已无相的界面存在，形成单相匀一状态。
②聚合物的大分子链段相互扩散能力差，仅仅进行接触表面的扩散，此时界面比较明显。
③在界面上形成过渡层，大分子链段相互扩散，彼此可以进入对方内部一定范围，形成在两者界面上一定厚度范围内同时存在两种大分子链段，通常把这一定的厚度范围称为过渡层。
2.界面层的厚度主要取决于两种聚合物的界面相容性，此外还与大分子链段的尺寸、组成以及相分离条件有关。
随着聚合物的相容性（溶解度参数、表面张力相近）增加，扩散程度增大，相界面越来越模糊，界面层厚度越来越大，两相的黏合力增大。
完全相容的聚合物最终形成均相，相界面消失。
四．解释相界面效应。
并说明常见的改善界面相容性的方法。
1.力的传递效应当材料受到外力作用时，作用于连续相的外力会通过相界面传递给分散相；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。
2.光学效应制备具有特殊光学性能的材料。
如将PS与PMMA共混，可以制备具有珍珠光泽的材料。
3.诱导效应诱导结晶，可形成微小的晶体，避免形成大的球晶，对提高材料的性能具有重要作用。
4.声学、电学、热学效应等常见的改善界面相容性的方法：①通过共聚改变某聚合物的极性；②通过化学改性的方法，在一组分或两组分上引入极性基团或反应基团；③在某聚合物上引入特殊作用基团；④加入第三组分进行增容；⑤两相之间产生部分交联，形成物理或化学缠结；⑥形成互穿网络结构（IPN）；⑦改变加工工艺，施加强烈的力剪切作用等。
五．什么是银纹化。
分析影响银纹化的因素。
银纹化。
玻璃态聚合物在应力作用下会产生应力发白，应力发白的原因是由于产生了银纹，这种产生银纹的现象也叫银纹化。
银纹化的直接原因也是由于结构的缺陷或结构的不均匀性而造成的应力集中。
银纹可进一步发展成裂纹，所以它常常是聚合物破裂的开端。
但是，形成银纹要消耗大量能量，因此，如果银纹能被适当地终止而不致发展成裂纹，那么它反而可延迟聚合物的破裂，提高聚合物的韧性。
影响银纹化的因素：(a) 分子量的影响①分子量的大小对银纹的引发速率基本上无影响；②对银纹强度影响甚大，分子量高时银纹强度大，不易破裂成裂纹；③银纹的形态亦受分子量的影响。