聚合物共混物的相容性
合集下载
相关主题
- 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)。
2020/7/12
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
11
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）。
2020/7/12
5
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
2020/7/12
3
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、
混溶性以是否能获得比较均匀和稳定的形态结构的共混体系为
判据，而不论共混体系是否热力学相互溶解。因此，即使热力
学不相容的共混体系，依靠外界条件实现了强制的、良好的分
散混合，得到了力学性能优良且稳定的聚合物共混物，就可谓
之混溶性好。 2020/7/12
4
第一节 聚合物共混物相容性的基本概念
相容性（具有热力学的定义）——异种聚合物以 分子量级相互溶解的能力（miscibility, mutual solubility）。
2020/7/12
7
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 6. 部分相容
由于部分相容的聚合物，其共混物为两相体系， 而两相体系共混物的性能，有可能超出甚至是大 大超出各组分单独存在时的性能
因此，研究和应用两相体系就比均相体系有更多 的选择余地。成为目前研究的重点
2020/7/12
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
在实际共混工程中，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。此时，共混聚合物各组分 间存在一定的相界面亲合力、分散较为均匀，分散相粒子尺寸 不太大，也称机械相容性
在生产中，相图可以作为制 定材料混炼和热处理等工艺 以及分析性能的重要依据
高于此温度，体系为
热力学相容体系；低
一相
于此温度，体系在一
定组成范围内发生相
分离
两相
具有UCST的体系
两相
低于此温度，体系为
一相
热力学相容体系；高
于此温度，体系在一
定组成范围内发生相
分离
2020/7/12
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
具有LCST的体系
12
成分子分散的、热力学稳定的均相体系的性质
热力学相容条件：混合过程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
2020/7/12
2
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(compatibility, miscibility, solubility)
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 二、聚合物共混物的相图
2020/7/12
1
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(compatibility, miscibility, solubility)
1. 分子热力学相容性(solubility) 热力学相容性，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
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
共混物发生相分离的温度与 组成的关系图，称为共混物 的相图。共混物相图所表征 的相分离行为，可以用来研 究共混组分之间的相容性
UCST Upper Critical Solution Temperature
LCST Lower Critical Solution Temperature
因而，形成均相体系的判据亦可作为聚合物对完全 相容的判据。也就是说，如果两种聚合物共混后， 形成的共混物具有单一的Tg则可以认为该共混物为 均相体系。
2020/7/12
6
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 6. 部分相容
部分相容的聚合物，其共混物为两相体系。聚合物 体系部分相容的判据，是两种聚合物的共混物具有 两个Tg，且两个Tg峰较每一种聚合物自身的Tg峰更 为接近。
8
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 7. 不相容
不相容：不相容聚合物的共混物也有两个Tg峰，但 两个Tg蜂的位置与每一种聚合物自身的Tg峰是基本 相同的。
2020/7/12
9
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 二、聚合物共混物的相图
2020/7/12
10
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020化/7/1乙2 烯/聚氧化丙烯
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
11
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）。
2020/7/12
5
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
2020/7/12
3
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、
混溶性以是否能获得比较均匀和稳定的形态结构的共混体系为
判据，而不论共混体系是否热力学相互溶解。因此，即使热力
学不相容的共混体系，依靠外界条件实现了强制的、良好的分
散混合，得到了力学性能优良且稳定的聚合物共混物，就可谓
之混溶性好。 2020/7/12
4
第一节 聚合物共混物相容性的基本概念
相容性（具有热力学的定义）——异种聚合物以 分子量级相互溶解的能力（miscibility, mutual solubility）。
2020/7/12
7
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 6. 部分相容
由于部分相容的聚合物，其共混物为两相体系， 而两相体系共混物的性能，有可能超出甚至是大 大超出各组分单独存在时的性能
因此，研究和应用两相体系就比均相体系有更多 的选择余地。成为目前研究的重点
2020/7/12
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
在实际共混工程中，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。此时，共混聚合物各组分 间存在一定的相界面亲合力、分散较为均匀，分散相粒子尺寸 不太大，也称机械相容性
在生产中，相图可以作为制 定材料混炼和热处理等工艺 以及分析性能的重要依据
高于此温度，体系为
热力学相容体系；低
一相
于此温度，体系在一
定组成范围内发生相
分离
两相
具有UCST的体系
两相
低于此温度，体系为
一相
热力学相容体系；高
于此温度，体系在一
定组成范围内发生相
分离
2020/7/12
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
具有LCST的体系
12
成分子分散的、热力学稳定的均相体系的性质
热力学相容条件：混合过程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
2020/7/12
2
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(compatibility, miscibility, solubility)
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 二、聚合物共混物的相图
2020/7/12
1
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(compatibility, miscibility, solubility)
1. 分子热力学相容性(solubility) 热力学相容性，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
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
共混物发生相分离的温度与 组成的关系图，称为共混物 的相图。共混物相图所表征 的相分离行为，可以用来研 究共混组分之间的相容性
UCST Upper Critical Solution Temperature
LCST Lower Critical Solution Temperature
因而，形成均相体系的判据亦可作为聚合物对完全 相容的判据。也就是说，如果两种聚合物共混后， 形成的共混物具有单一的Tg则可以认为该共混物为 均相体系。
2020/7/12
6
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 6. 部分相容
部分相容的聚合物，其共混物为两相体系。聚合物 体系部分相容的判据，是两种聚合物的共混物具有 两个Tg，且两个Tg峰较每一种聚合物自身的Tg峰更 为接近。
8
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 7. 不相容
不相容：不相容聚合物的共混物也有两个Tg峰，但 两个Tg蜂的位置与每一种聚合物自身的Tg峰是基本 相同的。
2020/7/12
9
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 二、聚合物共混物的相图
2020/7/12
10
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020化/7/1乙2 烯/聚氧化丙烯