高分子合金第一章(引言)

三、反应挤出混合法
反应挤出混合法是借助特殊结构的单或双螺杆挤 出机， 出机，使共混体系在挤出混合过程中发生某种化学反 从而改善组分间的相容性。 应，从而改善组分间的相容性。 由于化学反应需要一定的时间， 由于化学反应需要一定的时间 ， 所以反应挤出混 合时物料在挤出机中的停留时间要比一般情况更长的 时间， 时间，所使用的挤出机的螺杆结构要与普通螺杆挤出 机不同，如螺杆长径比较大、螺杆组合方式不同、 机不同，如螺杆长径比较大、螺杆组合方式不同、螺 杆元素结构不同等。 杆元素结构不同等。
blend） （1）熔融共混（melt blend） 熔融共混（ 将要共混的聚合物加热至熔融或粘流温度以上， 将要共混的聚合物加热至熔融或粘流温度以上，通过 机械搅拌进行分散和混合的方法。 机械搅拌进行分散和混合的方法。 由于聚合物的熔体粘度都很大， 由于聚合物的熔体粘度都很大，只有在剪切力很大的 条件下才能很好地分散和混合，因此， 条件下才能很好地分散和混合，因此 ，熔融共混一般需要 借助特殊的设备，常用的设备主要有三类：炼胶机、 借助特殊的设备， 常用的设备主要有三类：炼胶机、密炼 机和挤出机。 机和挤出机。
最常见的螺杆组合方式是四段组合：输送段、塑化段、 最常见的螺杆组合方式是四段组合：输送段、塑化段、 混合段（捏合段或压缩段）和挤出段。 混合段（捏合段或压缩段）和挤出段。 双螺杆挤出机的两个螺杆有同向旋转和异向旋转两种， 双螺杆挤出机的两个螺杆有同向旋转和异向旋转两种， 每种又有非啮合型、部分啮合型和完全啮合型等。 每种又有非啮合型、部分啮合型和完全啮合型等。
②多相高分子材料 均相体系（ 均相体系（homogeneous phase） ） 非均相体系（ heterogeneous phase） 非均相体系（ ） 连续相一般称为基体（ 连续相一般称为基体（matrix） ） 分散相一般称填料（ 分散相一般称填料（filler） ）
非均相体系的相区结构示意图 以液体（增塑剂Plasticizer）为填料的增塑材料不属于多 以液体（ 增塑剂 ） 为填料的增塑材料不属于多 相高分子材料和多组分高分子材料的范畴。 相高分子材料和多组分高分子材料的范畴。
5. 高分子学会编 «ポリマ アロイ 基礎と应用 ポリマ―アロイ 基礎と 第二版, ポリマ アロイ—基礎 应用—»第二版 第二版 东京化学同人出版社,1993 东京化学同人出版社 6. 秋山三郎等 «高分子の相溶化と評价技術 高分子の 高分子 相溶化と評价技術», 技術情報協会, 株式会社 技術情報協会 1992 7. 大柳康编 吴忠文译 大柳康编, «实用高分子合金 实用高分子合金», 实用高分子合金 吉林科学技术出版社,1996 吉林科学技术出版社
同向旋转
异向旋转
非啮合
部分啮合
啮合
非啮合型反向旋转双螺杆挤出机的两个螺杆又分为配合型和 交错型。 交错型。
配合型
交错型
同向旋转双螺杆挤出机的两个螺杆又分为单、 同向旋转双螺杆挤出机的两个螺杆又分为单、双、三 齿顶型。 齿顶型。
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blend） （2）溶液共混（solvent-cast blend） 溶液共混（solvent将要共混的聚合物分别溶于溶剂中制成溶液， 将要共混的聚合物分别溶于溶剂中制成溶液，然后将溶液 混合，再除去溶剂的方法。 混合，再除去溶剂的方法。 blend） （3）乳液共混（latex blend） 乳液共混（ 将要共混的聚合物分别配制成乳液，然后将乳液混合， 将要共混的聚合物分别配制成乳液，然后将乳液混合，再 加入絮凝剂或破乳剂使共混物沉淀的方法。 加入絮凝剂或破乳剂使共混物沉淀的方法。
（2）改善高分子材料的加工性能 改善高分子材料的熔体流动性， ① 改善高分子材料的熔体流动性 ， 即通过共混改变聚 合物的熔体粘度。 合物的熔体粘度。 控制结晶聚合物的结晶行为。 ② 控制结晶聚合物的结晶行为。 （3）降低成本 在保证材料使用性能的前提下，填充价格低的组分来降 在保证材料使用性能的前提下， 低材料的成本。 低材料的成本。 （4）赋予高分子材料某些特殊性能 某些应用场合需要高分子材料具有某些特殊性能， 某些应用场合需要高分子材料具有某些特殊性能，如阻 燃性、导电性、阻尼性等， 燃性、导电性、阻尼性等，可以通过添加具有相应特性的组 分使材料具有该特性。 分使材料具有该特性。
① 炼胶机 又叫开炼机或辊筒式混炼机，有双辊、三辊和多辊等。 又叫开炼机或辊筒式混炼机，有双辊、三辊和多辊等。 优点：操作简单。 优点：操作简单。 缺点：能量损耗大，使用温度低。 缺点：能量损耗大，使用温度低。
② 密炼机 又叫 密闭式混炼机 ， 主 要有Brabender HAAK流变仪 Brabender和 要有 Brabender 和 HAAK 流变仪 等 优点 ： 混合效果好 ， 操 作比较简单， 作比较简单 ， 可操作温度可 400～500℃ 达400～500℃，可无氧操作 缺点： 缺点：不适合连续生产
Paul 的 定 义 ： a
（2）高分子合金 ） 广义定义：高分子合金≡ 广义定义：高分子合金≡多组分高分子体系 狭义定义： 狭义定义： Paul的定义：由两种或两种以上聚合物组成的均相的或组分间 的定义： 的定义 有较强粘合力的多组分聚合物体系。 有较强粘合力的多组分聚合物体系。 Utracki的定义：经过增容处理的不相容聚合物共混体系。 的定义：经过增容处理的不相容聚合物共混体系。 的定义
二、高分子合金和高分子共混物 (polymer alloy and polymer blend)
（1）高分子共混物 ）
combination of two or more polymers resulting from common processing step e.g. mixing of two polymers in the melting state, casting from common solvent
第二节 高分子材料共混改性的目的
一、单一组分高分子材料的性能缺陷
（1）作为材料使用对聚合物性能的要求 ①综合性能（物理机械性能、加工性能、化学稳定性等） 综合性能（物理机械性能、加工性能、化学稳定性等） 例如，1965年GE公司研制的PPE 例如，1965年GE公司研制的PPE 公司研制的 ②性能价格比
枝 的 双 螺 杆 挤 出 机
用 于 聚 烯 烃 反 应 接
1 油路控制系统；2 料斗；3 料筒； 油路控制系统； 料斗； 料筒； 4 液态反应试剂加料计量系统；5 真空脱挥系统； 液态反应试剂加料计量系统； 真空脱挥系统； 6 循环冷却系统；7 温度、压力、扭矩监控系统 循环冷却系统； 温度、压力、
为了提高混合效果和增加物料在螺杆中的停留时间， 为了提高混合效果和增加物料在螺杆中的停留时间，往往 要对单螺杆挤出机的螺杆结构进行特殊设计。 要对单螺杆挤出机的螺杆结构进行特殊设计。 （a）凸缘型 ） （b）菠萝型 ） （c）斜槽型 ） （d）凸缘型 ） （e）销型 ） （f）孔穴输 ） 送型
反应挤出螺杆组合及各段功能示意图
第一篇 高分子合金
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 引言 二组分高分子共混体系的相容性 二元高分子共混体系的相行为 二元高分子共混体系的界面 增容剂
主要参考文献
1. D.R.Paul and Barlow, J. Macromol. Sci. Rew. Macromol. Chem. C18, 1980, 109~168 2. D.R.Paul and Seymour Newman, Polymer Blends, Academic Press, INC, 1978 3. D. R. Paul and C. B. Bucknall, Polymer Blends, John Wiley & Son INC., 2000 4. L. A. Utracki, Polymer Alloys and Blends, Carl Hanser, 1989
HAAKE转矩流变仪 转矩流变仪
③挤出机 是最重要的一类塑料混合、复合和加工设备， 是最重要的一类塑料混合、复合和加工设备，有单螺杆 挤出机、双螺杆挤出机和多螺杆挤出机，常用的是单螺杆挤 挤出机、 双螺杆挤出机和多螺杆挤出机， 出机和双螺杆挤出机。 出机和双螺杆挤出机。
螺杆挤出机的螺杆形状、 螺杆挤出机的螺杆形状、螺纹组合等对混合效果影响很 因此市场上有各类适合于不同使用要求的螺杆挤出机。 大，因此市场上有各类适合于不同使用要求的螺杆挤出机。 无论螺杆数量是多少， 无论螺杆数量是多少，绝大多数螺杆挤出机的螺杆都是 采用组合式螺杆。组成螺杆的基本单元一般称为螺杆元素， 采用组合式螺杆。组成螺杆的基本单元一般称为螺杆元素， 主要有两种即螺纹块和捏合块。 主要有两种即螺纹块和捏合块。
（3）克服聚合物性能缺陷的方法 ① 因合成工艺和加工工艺条件而引起的缺陷可以通过控制合 成和加工条件克服。 成和加工条件克服。 ② 通过化学或物理改性 化学改性： 化学改性 ： 通过对聚合物分子进行修饰来改善聚合物的 性能，如共聚、IPN等 性能，如共聚、IPN等。 物理改性：通过添加其它组分来改善聚合物的性能， 物理改性 ： 通过添加其它组分来改善聚合物的性能 ， 如 共混等。 共混等。 物理改性方法简单、研制成本低、研制周期短、 物理改性方法简单 、 研制成本低 、 研制周期短 、 容易放 因此往往是高分子材料改性的首选方法。 大，因此往往是高分子材料改性的首选方法。
①多组分高分子材料 由两种或两种以上成分构成的主要成分或连续相为聚合物 的材料称为多组分高分子材料 聚合物―聚合物→聚合物共混物（ Blend） 聚合物―聚合物→聚合物共混物（Polymer Blend） 聚合物―其它材料 聚合物基复合材料 聚合物基复合材料（ 聚合物―其它材料→聚合物基复合材料（Polymer Composite） ） 复 合 材 料 包 括 增 强 材 料 （ Reinforced Material ） 和填 充 材 料 （Filled Material） ）
二、高分子材料共混改性的目的
（1）改善高分子材料的某些物理机械性能 改善韧性（提高抗冲击性） ① 改善韧性（提高抗冲击性） ② 改善耐热性 ③ 提高尺寸稳定性 ④ 提高耐磨性 ⑤ 改善耐化学药品性（耐溶剂性） 改善耐化学药品性（耐溶剂性） 其它物理机械性能，如气密性、耐候性、阻燃性、 ⑥ 其它物理机械性能 ， 如气密性 、 耐候性 、 阻燃性 、 阻 尼性、粘结性、抗静电性、生物相容性等。 尼性、粘结性、抗静电性、生物相容性等。
第三节 高分子共混物的制备方法
一、共混聚合法
将一种聚合物分散到另一种聚合物单体中， 将一种聚合物分散到另一种聚合物单体中， 引发该单体 聚合。如HIPS、ACS等。 聚合。 HIPS、ACS等
二、直接混合法
将两种或两种以上聚合物通过物理方法进行混合。这种 将两种或两种以上聚合物通过物理方法进行混合。 方法简单易行，应用最广泛。常用的具体方法有三种， 方法简单易行，应用最广泛。常用的具体方法有三种， 即熔 融共混、溶液共混和乳液共混。 融共混、溶液共混和乳液共混。
第一章 引言
一、基本概念 二、高分子材料共混改性的目的 三、高分子共混物的制备方法 四、高分子合金的发展历程
第一节 高分子合金和高分子共混物
一、多相高分子材料和多组分高分子材料 ( multiphase polymer material and multicomponent polymer material)
R O n R
（2）单一组分聚合物的性能缺陷 应力开裂现象严重，从而导致材料的可靠性大大下降。 ① 应力开裂现象严重，从而导致材料的可靠性大大下降。 缺口敏感性大，制品稍受损伤，强度急剧下降。 ② 缺口敏感性大，制品稍受损伤，强度急剧下降。 熔体粘度大，加工温度高，成形性不好。 ③ 熔体粘度大，加工温度高，成形性不好。 ④ 某方面的性能不能满足使用要求。 某方面的性能不能满足使用要求。 ⑤ 成本高