第二章共混改性基本原理..

①改善熔体流动性 ②控制结晶聚合物的结晶。
（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，如阻燃性、导电性等，可以通过添加具有相应
特性的组分使材料具有该特性。
2.1 共混改性的方法
共混的前提是相容性问题，若两种聚合物共混时
所谓聚合物间的相容性，从热力学角度考虑，
指聚合物之间的溶解性或相溶性。
分子水平相容—ΔG＜0
ΔG = ΔH - T ΔS 要满足ΔG＜0，必须 ΔH ＜ T ΔS
根据Flory-Huggຫໍສະໝຸດ Baiduns理论 混合熵，链段间排 列方式变化而产生
ΔS＝ΔS*＋ΔSʹ 相互作用熵，结构单 元周围环境变化引起
ΔS*＝－R(n1In φ1+n2In φ2)
第二章 共混改性的基本原理
概述
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）
改性的手段——共混、填充
根据高分子材料的结构-形态-加工-性能之间的
关系，综合运用各种化学或物理方法，设计和控制 多相和多组分的高分子共混材料。
• 共混改性的概念：指将两种或两种以上聚合物通 过共同混合而形成宏观上均匀、连续的高分子材 料的过程。
T
最高临界 相容温度 UCST
0 1
LCST
共混物由均相体系变成两相体系，透光率会发生
变化，这一相的转变点称“浊点”。可以通过测定浊 点 间接了解相容情况。 ③Tg法： 测定共混物的Tg，与单一组分的Tg进行对比， 这是最常用的方法。图2－1所示。
④IR法：
有一定相容性的共混体系，个组分（链段）间相
相容性差，混合程度（相互的分散程度）很差，易出
现宏观的相分离，达不到共混的目的，无实用价值。 机械共混：也称熔融共混 应用最广泛 溶液共混：溶于溶剂后共混 实验室 乳液共混：将聚合物乳液共混 涂料
共 混 方 法
2.5 相容性
两种聚合物掺和在一起能不能混合？混合的程 度如何？必须考虑聚合物的相容性问题。
互作用，使共混物的IR谱带与单一组分相比发生偏
移，根据偏移程度判断相容性。
2.2 共混物的形态 ①分子水平上的互混相容——均相体系
基 本 形 态
－－应用价值不大
②二个组分各自成相——非均相体系 海－岛结构和海－海结构－－极具应用 价值
海岛结构--非均相体系 绝大多数高聚物之间的混合物不能达到分子水平 的混合，也就是说不是均相混合物，而是非均相混合 物，俗称“两相结构”或“海岛结构” 特点：在宏观上不发生相分离，但微观上观察到 相分离结构。 例子：用5％顺丁橡胶的PS溶液在搅拌下聚合而成的 高抗冲聚苯乙烯 (HIPS)，颗粒状的“岛”是橡胶相，
增容剂已成为高聚物材料研究开发的关
键技术,增容剂的研制和生产成为高聚物材料 研究的新亮点。
2.5.3 增容剂的分类：
①非反应性共聚物
在聚合物A与聚合物B的共混体系中，加入A-B
型接枝或嵌段共聚物作为增容剂。
A嵌段 A主链
界面 聚合物B
聚合物A
B嵌段
B接枝
②非反应性共聚物 在聚合物A与聚合物B的共混体系中，加入A-C 型反应型共聚物作为增容剂，C部分可与聚合物B发 生化学反应。 例子：在PP与PA的共混体系中加入PP-MA接枝共 聚物，改善相容性。
③原位聚合方法 增容剂不是预先合成的，而是加工过程中产生 的。增容剂的生成和共混是同时进行的。 例子：在PP与PA的共混体系中加入MAH，三者共 混。在共混过程中PP与MAH生成接枝共聚物，改 善了PP与PA的相容性。
2.5.4 相容性的测定
①电镜法： 两相间界面模糊，相容性好，反之则不好。 ②浊点法： 两种聚合物形成共混物，往往不能以任意配比彼 此相容，存在一个配比的问题。另外，温度也会影响 相容性，把配比和温度画在一张图中。图2－29
• 历史：1846年，Hancock（天然橡胶+古塔波胶→
雨衣；提出两种聚合物混合以改进制品性能的思
想）。
主要产自巴西的三叶橡胶树， 具有顺－聚异戊二烯结构。 主要产自野生橡胶树，具 有反－聚异戊二烯结构。
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 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）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。 （2）改善高分子材料的加工性能
分
散在连续的聚苯乙烯塑料相之“海”中。从较大的橡胶
颗粒内部，还可能观察到包藏着许多聚苯乙烯。
绝大多数高聚物共混物难以达到分子水平的相容（完 全相容），而得到非均相结构（两相结构）。 高聚物共混材料的相容性决定着两相的分散程度。
相容性太差，两种高分子混合程度很差，材料呈
现宏观的相分离，出现分层现象，很少有实用价值；
分子水平的相容，只用一个Tg，意义不大。
而部分相容（相容性适中）的共混高 聚物往往能体现均聚物各自的特点。
共混过程，熵值增加， ΔS>0。但是聚合物分子 量很大，熵值变化很小，ΔS的值是很小的，接近0。 此时只需ΔH<0，或接近于0就可以。
混合过程一般为吸热（ ΔH＞0）—ΔH 为正值
根据Hidebrand理论
内聚能
内聚能 密度
溶解度参数， δ 表示
ΔHm=Vm(δ1- δ2)2 φ1φ2
δ1与δ2相等时，ΔHm为0。 δ1与δ2差别越大，溶解过程吸热越 多，越不利于溶解。可根据δ来预测聚合物之间的相容性。
相容性适中的共混高聚物——具有较大的实用价值
在外观上是均匀的（肉眼或光学显微镜观察不到 两相的存在）；
呈现微观的相分离（电子显微镜可以观察到两相
结构的存在）；
材料此时具有两个Tg，两相均具有各自的独立性
2.5.2 提高相容性的方法
能够具有良好的相容性并可以直接共混的体系 是相当少的。大多数共混体系的相容性不理想，需 要加入相容促进剂（增容剂），提高相容性。 增容有两方面含义：一是使聚合物之间易于相 互分散以得到宏观上均匀的共混物；二是改善聚合 物之间相界面的性能，增加相间的黏合力，从而使 共混物具有长期稳定的优良性能。