聚合物共混改性原理与应用
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。
聚合物共混改性填充改性
聚合物共混改性原理
填充及增强改性的意义
填料不仅具有降低聚合物材料的成本的作用，更重要 的是改善聚合物的某些性能，甚至赋予聚合物材料某 些特殊功能，从而拓展聚合物的应用领域。同时，某 些填料的应用使聚合物材料的环保性增强。
聚合物共混改性原理
填充增强改性的重要性
➢ 它是获得具有独特功能新型高分子化合物最便宜的途径。 ➢ 它是在保证使用性能要求的前提下降低塑料制品成本最有效
聚合物共混改性原理
用途
1) 增量，降低成本。 2) 提高制品的耐热性，例如在聚丙烯中添加40％的CaCO3，其
热变形温度可提高20℃左右。 3) 改进塑料的散光性，起到遮光或消光的作用。 4) 改善塑料制品的电镀性能或印刷性能。 5) 减少制品尺寸收缩率，提高尺寸稳定性。
聚合物共混改性原理
二﹑硅酸盐
聚合物共混改性原理
填料的性质
一﹑填料的几何形态
部分矿物颗粒的几何形状与尺寸对比特征
聚合物共混改性原理
对于片状填料，表征其几何形态的重要参数是径厚比，即片状颗粒的 平均直径与厚度之比。
对于纤维状填料，往往采用长径比的概念，即纤维状颗粒的长度与平 均直径之比。
粒径是表征填料颗粒粗细程度的主要参数。一般来说填料的颗粒粒径 越小，假如它能分散均匀，则填充材料的力学性能越好，但同时颗粒 的粒径越小，要实现其均匀分散就越困难，需要更多的助剂和更好的 加工设备，而且颗粒越细所需要的加工费用越高，因此要根据使用需 要选择适当粒径的填料。
硫酸钡能吸收X射线和γ射线，可用于防护高能辐射的塑料材料。由于其 密度高，适用于要求高密度的填充塑料材料，如音响材料、鱼网网坠等， 此外由于硫酸钡粒子球形度高，填充硫酸钡的塑料的表面光泽要优于使 用同等份数的其它无机矿物填料的填充塑料。
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
可以实现分子级别的混合，且乳液稳定性 好，易于储存和运输。
缺点
应用范围
破乳过程可能产生大量废水，对环境造成 污染。
适用于含有亲水性基团的聚合物之间的共混 。
其他共混方法
熔融插层法
利用插层剂将两种或多种聚合物在熔融状态下插入到彼此的分子链之间，形成共 混物。这种方法可以实现分子级别的混合，但需要选择合适的插层剂和反应条件 。
弯曲强度
衡量材料在弯曲过程中所 能承受的应力，反映聚合 物的刚性和抗弯曲能力。
冲击强度
衡量材料在冲击载荷下的 抵抗能力，反映聚合物的 韧性和抗冲击性。
热学性能表征
热稳定性
01
衡量聚合物在高温下的稳定性，通过热失重分析（TGA）等方
法进行评估。
玻璃化转变温度（Tg）
02
反映聚合物的热性质和相变行为，影响聚合物的使用温度和范
界面作用原理
界面张力
聚合物共混体系中，不同组分间的界 面张力影响共混效果，界面张力越小 ，共混效果越好。
界面增容
通过添加增容剂、采用特殊加工技术 等手段，增强聚合物共混体系的界面 相容性和稳定性。
界面相互作用
聚合物共混体系中，组分间可能产生 化学键合、物理缠结等相互作用，增 强界面结合力，提高共混效果。
分类
根据混合方式和相容性的不同，聚合物共混改性可 分为机械共混、溶液共混、乳液共混和熔融共混等 。
发展历程及现状
发展历程
聚合物共混改性的研究始于20世纪50年代，随着高分子科学 的发展，其理论和应用不断得到完善。目前，聚合物共混改 性已成为高分子材料科学领域的一个重要研究方向。
现状
随着科技的进步和需求的增长，聚合物共混改性的研究不断 深入，新型共混材料和改性技术不断涌现。同时，聚合物共 混改性的应用领域也在不断扩展，涉及到汽车、电子、医疗 、建筑等多个领域。
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与应用完整版本
❖③ 聚合物加工性能可以通过共混给以改善。
❖④ 聚合物共混可以满足一些特殊的要求，制备 一系列具有崭新性能的新型聚合物材料。
❖⑤ 对某些性能卓越，但价格昂贵的工程塑料， 可通过共混，在不影响使用要求条件下降低原 材料成本。
➢ 聚合物共混改性领域最新动态
质量份数 质量分数：A/B ( X/Y ) 体积分数
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 )
4.关于共混物形态的基本概念
共混物组分 （配方）
例：HIPS
第1章 绪论
❖ 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）
➢ 聚合物共混改性的发展概况
❖ 1942 研制成PVC／NBR共混物，NBR作为常效增塑剂使 用，发表了热塑性聚合物共混物的第一份专利
❖ 1942 制成苯乙烯和丁二烯的互穿网络聚合物(IPN)，商品 名为“Styralloy”，首先使用“聚合物合金”
③增容技术的进展。非反应型、反应型增容剂不断扩展品种和 应用
第2章 聚合物共混 的基本概念
❖基本概念
➢ 聚合物共混物(Polymer blend)是指两种或两 种 以 上 均 聚 物 或 共 聚 物 的 混 合 物 。 PS/PMMA PS/乙烯-醋酸乙烯
➢ 聚合物共混物中各聚合物组分之间主要是物理 结合（次价力结合：范德华力、氢键），因此 聚合物共混物与共聚高分子是有区别的。
M 2M 2M 2
M 1M 1M 1 M 1M 1M 1 M 1M 1M 1
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。
请列举一种改性方法
请列举一种改性方法改性是指通过对物质进行化学、物理和生物性质的改变，从而改变其原有性质和用途的技术过程。
改性方法在现代科技中广泛应用于材料、化工、生物等领域，以满足不同的性能和应用需求。
下面将列举一种改性方法——聚合物改性，并详细介绍其原理、应用和影响。
聚合物改性是指通过对聚合物进行改变，以改善其性能、调整其特性或增加新功能的方法。
聚合物是由重复单体基元组成的大分子化合物，其特点是具有高分子量、可塑性、可加工性、化学稳定性等。
在实际应用中，常常需要对聚合物进行改性以满足特定性能的要求。
聚合物改性的方法多种多样，主要包括物理改性、化学改性和生物改性等。
物理改性是将一些物理方法应用于聚合物材料中，从而改变聚合物的性能。
物理改性的方法有增塑、填料增强、纤维增强、自由基辐照、电子束辐照等。
通过这些方法，可以改变聚合物的硬度、韧性、刚度、耐热性、耐腐蚀性等。
化学改性是通过引入一些化学改性剂或在聚合物中引入新的官能团，从而改变聚合物的化学性质和结构。
常用的化学改性方法包括接枝共聚、交联改性、接枝共混、对接枝等。
通过这些方法，可以改变聚合物的熔点、玻璃化转变温度、抗氧化性能、降解性能、电子输运性能等。
生物改性是利用生物材料对聚合物进行改性，从而改变聚合物的特性和用途。
常见的生物改性方法包括生物降解性改性、生物医用改性、抗菌改性等。
生物改性能够赋予聚合物生物相容性、药物缓释性、组织工程性和抗菌性等新功能，扩展了聚合物的应用领域和用途。
聚合物改性的应用范围广泛，涉及到材料、化工、生物、医药、电子等领域。
在材料领域中，通过对聚合物的改性，可以制备出具有特定性能和用途的材料，如聚酰胺纤维、聚醚酮薄膜、聚二甲基硅氧烷弹性体等。
在化工领域中，聚合物改性可以用于生产高效的催化剂、吸附剂、离子交换树脂等。
在生物和医药领域中，聚合物改性可以制备出生物可降解的骨科材料、缓释药物载体、人工器官等。
在电子领域中，聚合物改性可以制备出具有导电性、光学性、磁性等特殊功能的聚合物材料。
第四章聚合物的共混改性
三.聚合物共混改性的主要方法
机械共混法 物理共混法 共混改性方法 化学共混法 IPN法 IPN法 溶液共混法 法
（1）机械共混法：将不同种类的聚合物通过混合或混炼设 机械共混法： 备进行机械混合制备聚合物共混物。 备进行机械混合制备聚合物共混物。 干粉共混和熔融共混
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 态进行控制的趋势， 是共混物中的形态结构。 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。 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。 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 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。 者探索的目标之一。
2.化学共混法 2.化学共混法 （1）共聚-共混法 共聚（2）IPN法：IPN是指两种或两种以上高分子链相互贯穿，相互 IPN法 IPN是指两种或两种以上高分子链相互贯穿， 是指两种或两种以上高分子链相互贯穿 缠结的混合体系。 缠结的混合体系。
特点：具有两个或多个交联网络形成微相分离结构， 特点：具有两个或多个交联网络形成微相分离结构，交联结构 可以是化学交联，也可以是物理交联， 可以是化学交联，也可以是物理交联，至少有一种聚合物是在 另一种聚合物存在下合成或交联的。 另一种聚合物存在下合成或交联的。
等粘度原则，这是一条流变学原则。 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“ 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。 包硬”，或粒子迁移等流动分级现象，影响共混质量。 溶解度参数相近原则。这是一条热力学原则。 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， 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 因此并不要求两相一定达到分子级的均匀混合， 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 相保持各自的特性，一般要求达到微米级的多相结构即可， 所谓“宏观均相，微观非均相”的分相而又不分离的状态。 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 为了混合的稳定性，为了提高力学性能， 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 面之间有一定的微小混溶层。 层的形成。 层的形成。
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。
聚合物共混复合改性简明教程
书中还有关于聚合物共混复合的最新研究进展的精彩摘录。例如，在描述新型 纳米填料增强聚合物共混复合的研究时，书中写道：“纳米填料增强是提高聚 合物共混复合性能的有效途径。通过将纳米填料添加到聚合物基体中，可以显 著提高复合材料的力学性能、热稳定性和电性能。这种纳米增强技术为聚合物 共混复合的发展开辟了新的道路。”这段摘录展望了聚合物共混复合未来的发 展方向和机遇。
除了汽车工业，聚合物共混复合在医疗器械、电子设备、航空航天等领域也有 广泛的应用。书中有一段关于其在医疗器械中应用的摘录：“医疗器械对材料 的生物相容性和可靠性要求极高。聚合物共混复合材料具有良好的生物相容性 和机械性能，可用于制造人工关节、血管、牙套等医疗器械。这种材料能够提 高医疗器械的使用寿命，减少患者痛苦。”这段摘录展示了聚合物共混复合在 改善人类生活质量方面的巨大潜力。
其中，我最为感兴趣的是形态和结构的调控手段及其对性能的影响。我曾认为， 高分子材料的性能是其与生俱来的，但现在我明白，其实它的性能是可以被设 计和调控的。通过改变共混物的形态和结构，我们可以赋予材料全新的性能， 这不仅让我感到惊讶，也让我对这一领域充满了探索的欲望。
书中还介绍了聚合物复合材料的相关知识。我了解到，填料的类型和表面改性、 界面设计及性能调控等都是影响复合材料性能的关键因素。其中，连续纤维增 强和无机粉体改性这两种复合材料体系给我留下了深刻的印象。它们各自都有 一套独特的设计方法和性能调控手段，这让我对复合材料的多样性有了更深的 认识。
《聚合物共混复合改性简明教程》不仅让我更深入地了解了聚合物共混复合改 性的相关知识，更激发了我对这一领域的探索热情。我相信，随着更多的人开 始这一领域，我们将会看到更多令人惊叹的发现和创新。
目录分析
在当今材料科学和工程领域，聚合物共混复合改性已经成为一种重要的技术手 段，用于改进材料的性能，满足各种复杂的应用需求。这本《聚合物共混复合 改性简明教程》就是为满足这一领域的知识需求而编写的。通过对其目录的深 入分析，我们可以更好地理解这本书的结构和内容，以及它在聚合物共混复合 改性领域中的教学作用。
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。
聚合物共混改性原理知识点
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。
聚合物共混改性原理及应用
聚合物共混改性原理及应用一．名词解释（每题5分，共20分）1.聚合物共混答：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.原产混合和集中混合答：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。
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。
3.总体均匀性和分散度请问：总体光滑性就是指分散相颗粒在已连续看中原产的光滑性，即为分散相浓度的曲折大小。
分散度则就是指分散相颗粒的碎裂程度。
对于总体光滑性，则使用数理统计的方法展开定量表观。
分散度则以分散相平均值粒径去表观。
4.分散相的平衡粒径请问：在集中混合中，由于分散相小粒子更容易碎裂，所以共混过程就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，就是并使分散相例子达至一个最终的粒径。
即为“均衡粒径”。
二．选择题（每题1.5分，共15分）1.热力学兼容条件就是混合过程的吉布斯自由能a.大于零b大于零c等于零d不确认2.共混物形态的三种基本类型不包括3.a.均相体系4.b海-岛结构5.c海--海结构6.d共混体系3.影响熔融共混过程的因素不包含a聚合物两二者体系的熔体黏度b聚合物两二者体系的表面张力c聚合物两二者体系的界面张力d流动场的形式和强度4.共混物形态研究的主要内容不包括（a）d）b）d）（（（a已连续阴之木分散相祖分的确认b两二者体系的形貌c二者界面d分散相的物理性能5.熔体黏度调节的方法不包括（b）a温度b时间c剪切应力d用助剂调节6.聚合物共混物的使用性能影响要素不包含（a）a结晶时间b结晶温度c结晶速度d结晶共混物的结构形态7.影响热力学相容性的因素不包含（b）a相对分子质量b共混组分的性能c温度d涌入态结构8.共混物性能的影响因素不包括（c）a各组分的性能与配比b共混物的形态c温度d外界作用条件9.影响聚合物的表面张力的有关因素不包含（b）a温度b应力c聚合物的物态d聚合物的相对分子质量10.充填体系的界面促进作用机理不包含（d）a化学键机理b表面浸染机理c酸碱促进作用机理d增韧剂机理三．填空题（每空1分，共15分）1.聚合物共混包含物理共混、化学共混和物理化学共混。
聚合物共混-1应用
聚合物 PS
PS/NBR PVC
增韧PVC
冲击强度(KJ/m2) 12-16 24.5 6 55-88
共混高聚物主要应用及性能特点
连续相硬(塑料) /分散相软(橡胶)
E.P: 橡胶增韧塑料 :高抗冲聚苯乙烯
HIPS(丁二烯改性苯乙烯)
性能特点:大幅度提高韧性的
同时较小影响PS的 Tg较少降低材料的 强度和模量
优点：设备简单、操作容易。缺点：所用高聚物主要为粉状，若原料颗粒 大，则需粉碎，干粉混合时，高聚物料温低于粘液温度，物料不易流动，
混合分散效果较差，一般情况下，不宜单独使用此法。
⑵熔体共混法 熔体共混也叫熔融共混，此法可将共混所用高聚物 组分在它们的粘流温度以上用混炼设备制取均匀的 高聚物共熔体，然后再冷却，粉碎或造粒的方法。 聚合物I 冷却—粉碎—粉状共混料 —初混合—熔融共混— 冷却—造粒—粒状共混料 聚合物II 直接成型
熔体共混
熔体共混及 共聚—共混
熔体共混， 常用双辊炼 塑机
反应增容， 熔体共混
反应增容， 熔体共混
PVC/EVA
PVC/CPE
聚氯 乙烯 系列 合金
PVC/NBR PVC/ABS
PVC/MBS PVC/ACR
改善PVC的柔韧性，可用于生产柔性好、 耐寒性较好的PVC管、板等制品
提高PVC冲击强度，共混物具有良好阻燃 性、耐候性，用于制造异型材、管、板等 制品
抗冲、耐油性优良，主要用于生产管、卷 材、泡沫塑料、密封件等制品
综合了PVC阻燃，耐腐蚀、价廉与ABS抗 冲、易加工的优点，用于制造机械零部件 、纺织器材、箱包等
与PVC/ABS性能类似，但透明性好.适宜生 产要求透明且抗冲制品
有改进PVC韧性及加工性两种类型，适宜 制造透明、抗冲制品
聚合物共混改性7
聚合物共混改性原理
当L＞ Lc时，分散相粒子之间旳应力场相互影响很小，基体旳应力 场是这些孤立粒子应力场旳简朴加和，故基体塑性变形能力很小， 材料体现为脆性；
当L = Lc时，基体层发生平面应变到平面应力旳转变，降低了基体 旳屈服应力，当粒子间剪切应力旳叠加超出了基体平面应力状态下 旳屈服应力时，基体层发生剪切屈服，出现脆韧转变。
共混物PVC／ABS旳冲击强度与基体构成旳关系
聚合物共混改性原理
（2）橡胶相旳影响
① 橡胶含量旳影响
橡胶含量增长时，银纹旳引起、支化及终止速率亦增长，冲击强度随之 提升 。
HIPS在6～8%旳橡胶含量范围内，伴随橡胶含量旳增长，冲击强度明显 提升；超出8％，冲击强度旳提升渐缓。实际上并不能用大量增长橡胶含量 旳方法来提升冲击强度，因为伴随橡胶含量旳增长，拉伸、弯曲以及表面硬 度等指标下降，而且制品旳加工性能变坏，所以橡胶旳用量是根据多种原因 旳综合平衡来决定旳 。
聚合物共混改性原理
试验事实
HIPS等增韧塑料，基体韧性较小，屈服形变基本上是银纹化旳成果，所以 有明显旳应力发白现象。因为银纹化伴随体积旳增长，而横向尺寸基本不变， 所以拉伸时无细颈出现。基体韧性很大旳增韧塑料，如增韧PVC，屈服形变 主要是剪切带造成旳，所以在屈服形变过程中有细颈而无明显旳应力发白现 象。对于中间情况，例如HIPS／PPO共混物，银纹和剪切带都占相当旳百 分比，所以细颈及应力发白现象同步产生。
橡胶颗粒产生静张应力场旳概念无疑是正确旳。前面曾提到，橡胶颗粒旳应 力集中作用以及橡胶颗粒与基体热胀系数旳差别会在材料内部产生静张应力。
但是这种静张应力旳作用是不大可能足以使材料产生如此大旳屈服形变。所 以静张力虽可对基体旳形变产生一定程度旳活化作用，但是并非增韧旳主要 机理。而且该理论没有解释剪切屈服时经常伴随旳应力发白现象。
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。
聚合物共混改性原理与应用4
影响热力学相容性的因素 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
影响高分子相容性的主要因素——分子间相互作用 (1) 氢键 (2) 电荷转移作用 (3) 离子间作用
(4)共价键作用
SO3H + H2N
+ SO3 H3N
COOH + HO
COO
聚合物分子量对混合自由能变化的影响
界面张力、界面层厚度与相容性的关系
溶解度参数接近 B参数较小
相容性较好 界面张力较低 界面层厚度较厚
相界面的效应 ①力的传递效应 ②光学效应 ③诱导效应 其它效应：声学、电学、热学效应
相界面的研究方法
理论模型—实验数据法 直接的实验研究方法 激光小角光散射法
中子散射
5.4 相容剂
作用机理：富集在两相界面处，改善两相之间 的界面结合；促进分散相组分在共混物中的分 散。
动态力学法
示差扫描量热法(DSC)
绘制相图的方法
浊点法 反相色谱法
浊点法
各种分子量聚异丁烯—聚苯乙烯混合物的浊点（C.P.）曲线
反相色谱法
红外光谱法 其它方法 电镜法
黏度法
用红外光谱研究聚合物共混体系相容性 PPE/PS
（A）共混物的IR谱 （B）PPE的IR谱 （C）PS的IR谱 （A-B-C）差谱
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聚合物共混改性 原理与应用
第5章 共混物的相容热 力学和相界面
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
5.1 共混物相容热力学
热力学相容的必要条件—△Gm＜0 共混体系的混合吉布斯自由能：
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PA PA/MBS PA/MBS/相容剂 PA/MBS/相容剂/纳米BaSO4
冲击强度KJ/m2 4.2 10.7 57.9 85.9
理论概貌
共混过程 途径
共混物性能 微观形态 结构要素 相容热力学 理论基础
围绕共混物性能这一核心，展开共混过 程、共混物形态、相容热力学的讨论， 就构成了共混理论的基本框架。 共混物性能也有若干理论问题需要探讨， 以增韧理论为例
聚合物共混改性原理与应用
乔辉 qiaoh@ 2010-9-6
参考书
聚合物共混改性原理与应用 王国全 中国轻工业出版社 聚合物改性 王国全 中国轻工业出版社
第一章 绪 论
1.1 聚合物共混发展概述 1.2 聚合物共混的优势 1.3 聚合物共混的应用与研究
1.1 聚合物共混发展概述
共混涵盖范围 物理共混 物理/化学共混 聚合物/无机填充体系 短纤维增强聚合物体系
面空洞理论
80年代以来，则对韧性聚合物基体进行了研究。 90年代以后，非弹性体（刚性有机粒子或刚性 非弹性体（ 无机粒子）增韧机理的研究广泛开展起来，为 无机粒子） 高强度、高韧性新型材料的开发奠定了理论基 础。
新的测试技术及仪器
高分辨率电子显微镜 原子力显微镜 激光共聚焦扫描显微镜 X射线光电子能谱
2理论研究 界面的表征与特性 共混体系分散过程 共混对于性能的作用机理 3应用基础研究 高性能材料 相容剂
本课程特色
共混理论体系为基础，同时注重共混理 论的实际应用，力求促进聚合物共混基 础研究与实际应用的结合。
1960年，PPO/PS，加工性好，相容性好， 1965年实现工业化应用。 PPO是使用综合性能良好的工程塑料， 缺点是熔体流动性差，成型温度高，制 品易产生应力开裂。 与PS良好的相容性，可以任意比例共混， 改善PPO的加工性。
1964年，Kato研究成功OsO4电镜染色技 术，使得可用透射电镜直接观察到共混 物的形态，这一实验技术大大促进了聚 合物改性科学理论和实践的发展，堪称 聚合物发展史上重要的里程碑。 聚合物发展史上重要的里程碑 1975年，美国Dupont公司开发了超韧尼 龙(缺口冲击强度大于50kJ/m2)。这种材 料是PA与聚烯烃或橡胶的共混物，大幅 度提高了PA的冲击强度。
1 工业应用 塑料领域：塑料增韧 橡胶领域: 橡胶补强 功能材料： PVC门窗异型材 汽车保险杠 纳米复合材料
PVC窗框异型材典型配方
药品名称 PVC树脂 有机锡稳定剂 增韧剂ACR CaSt2 OPE 加工助剂ACR HSt Wax TiO2 CaCO3 质量份数 100 1.4 6 0.8 0.4 0.7 0.3 0.8 4-8 8
36.36 8.02
45
34 8
1.2 聚合物共混的优势
通过共混，显著提高聚合物的性能。 通过共混，在性能基本不变的前提下， 降低材料的成本。 通过共混，获取新的性能。
共混与共聚的比较
主要优势：简便易行，规模可大可小。 而共聚产品规模大，成本高。 共混为共聚提供思路，共聚产品还可进 行共混 HIPS:机械共混法 接枝共聚法
电镜染色技术
HIPS与ABS
HIPS与ABS是接枝共聚改性的卓越范例。 St与PB发生接枝共聚反应→HIPS 与共混法相比的优点： ①两组分混合的更加完全 ②界面结合更好 显著提高了橡胶组分对基材的增韧能力。
ABS的主要成分： 以B为主链，St、AN为支链的接枝共聚物； SAN无规共聚物； 未接枝的PB。
发展概况 理论概貌
发展概况
几个重要的里程碑事件： 1942年，采用机械熔融共混法将NBR掺和于 PVC之中，制成了分散均匀的共混物。这是第 这是
一个实现了工业化生产的聚合物共混物。 一个实现了工业化生产的聚合物共混物。
1948年，HIPS 1948年，机械共混法ABS问世，聚合物共混工 艺获得重大进展。 二者可称为高分子合金系统研究开发的起点 高分子合金系统研究开发的起点。 高分子合金系统研究开发的起点
釜内共混——釜内合金化
两种或两种以上聚合物同在一个聚合釜 中完成其聚合过程，在聚合的同时也完 成了共混。 是近年来新问世的共混方法，是聚合方 法与共混方法的结合
共混为聚合物基新材料的开发提供平台 例如:无机纳米粒子/聚合物复合材料 原位聚合法 插层法 共混法 共混法最容易实现大规模工业化生产。
1.3 聚合物共混的应用与研究
包藏结构
连续相是塑料 分散相是橡胶 ↓ 塑料增韧 分散相中又包含着塑料→橡胶 补强 总的结果：体系中分散相数量不 少，保证诱发银纹、剪切带、 吸收能量、终止银纹；但总 橡胶含量不多，保证体系的 刚性。得到了韧性好刚性也 好的材料。
Wagner and Robeson 1970 研究HIPS:
6%PB(包裹着PS) →分散相体积分数达到22% 橡胶超过15%，材料软化； 6%的橡胶经过了PS的补强，以22%的体积分数 分散在连续相中，使材料韧而强。
新材料不断涌现
纳米材料的出现，使聚合物填充改性、
增韧机理研究获得了新的发展，给材料 领带来了无限生机。 高强、高模碳纤维、芳纶纤维的出现使 高强、高模碳纤维、 纤维增强复合材料的性能提高到新的档 次，其理论研究也上升到新的水平。
如上所述，聚合物共混科学的发展中， 新材料的涌现，共混理论的发展， 新材料的涌现，共混理论的发展，实验 技术的改进三者是相辅相成的。 技术的改进 新材料的涌现为理论的发展不断提出新 的课题，理论的发展反过来又指导了新 材料的开发。而这一开发→研究→开发 过程的循环必须有先进的实验技术与仪 器设备做保证。
增韧理论的重要发展
早期的增韧理论：开始于上世纪50年代 ⅰ能量的直接吸收理论 ⅱ次级转变温度理论 ⅲ屈服膨胀理论 ⅳ裂纹核心理论 为银纹剪切带理论奠定基础
20世纪70年代，增韧机理研究主要是对弹性体 增韧脆性塑料体系的研究，最著名的增韧理论 是银纹-剪切代理论。还有银纹支化理论和界 银纹 剪切代理论
PC /ABS合金是最早实现了工业化的PC 合金 POM /TPU Dupont公司开发的Derlin 100ST（S 表示超级，T表示赠韧），悬臂梁冲击强度提 高8倍，达到907J/m。 PET PBT 增韧改性 纳米粒子/聚合物复合材料 近年来，开发成功的聚合物改性体系不胜枚举。
举例：尼龙/MBS/纳米硫酸钡
HIPS中橡胶相体积含量对性能的影响（橡 胶重量含量6%）
橡胶相体 积含量 /% 橡胶相 Tg/℃ ℃ 拉伸模量 /MPa 冲击强度 /J/cm 断裂伸长 /%
6 12
-110 -95
2.76 2.41
2.68 12.3
3 20
22
30 78
-87
-55 ——
1.93
1.03 0.552
74.87