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。
聚合物共混改性原理及应用.
聚合物共混改性原理及应用```````201015014057一．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.分布混合和分散混合答：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答：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。
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。
4.分散相的平衡粒径答：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”。
二．选择题（每题1.5分，共15分）1.热力学相容条件是混合过程的吉布斯自由能（ A ）A.小于零B 大于零C 等于零D 不确定2.共混物形态的三种基本类型不包括（ D ）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括（B ）A 聚合物两相体系的熔体黏度B 聚合物两相体系的表面张力C 聚合物两相体系的界面张力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（ D ）A 连续相和分散相祖分的确定B 两相体系的形貌C 相界面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括（ 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括（ B ）A 相对分子质量B 共混组分的性能C 温度D 聚集态结构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相关因素不包括（ B ）A 温度B 压强C 聚合物的物态D 聚合物的相对分子质量10.填充体系的界面作用机理不包括（ D ）A化学键机理B 表面浸润机理C 酸碱作用机理D增韧剂机理三．填空题（每空1分，共15分）1.聚合物共混包括物理共混、化学共混和物理化学共混。
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
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。
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。
05-1第五章 聚合物共混改性
若Δ δ 很大，即δ ห้องสมุดไป่ตู้与δ 2相差较大，则在共混时，内聚 能密度高较大的分子链必然紧缩成团，致使内聚能密度 较小的分子链难以与它共混。
通常，对于非晶态聚合物，
<1
聚合物之间有一定的相容性。
对于结晶聚合物（其中有一个或多个为结晶）时， Δ δ 的估算就不太准确了。
如PE δ =8.0- 8.2；丁基橡胶 δ =7.9 ，相近，但相容性 不好。 ** *Δ δ 可估算非晶态聚合物共混体系的相容性。对于组分 中含有结晶聚合物时就不太准确。 通常，共混体系中，δ 值较高的组分倾向于成为分散相； δ 值较低的组分倾向于成为连续相。
2 三维溶度积参数
上述的δ 理论中仅考虑到分子间的色散力，因此只适 用于非极性聚合物共混体系。当分子间有极性作用或 能形成氢键时，则需要三维溶度积参数。
2 d 2 p
2 H
δ d 、δ p 、δ H 分别为色散力、偶极力、氢键对溶读积 参数的贡献。 （假定液体的蒸发能力为色散力、偶极力和氢键这三种 力贡献的总和。） 小结：三维溶度积参数的数据很少，其测定也很复杂。因 此，此公式实用性不强。
此外，PVC/CPE、PVC/NBR共混体系，当橡胶组分在10% 左右也会形成“海－海结构”。
形态小结
在相结构中有一个过渡过程： 随着橡胶组分的增加，橡胶相由分散相向连续相 转变。 一般情况下： R< 20%时，P为连续相，R为分散相。 “海—岛” 结构； R为30~40%时， P、 R为连续相。 “海—海” 结构； R > 60%时， R为连续相，P为分散相。“倒 海—岛”结构。 通常含量较多的组分为连续相； 含量较少的组分为分散相。
Small据分子的内聚能具有加和性提出用聚合物的结 构单元来估算δ 。 δ 与分子吸引常数的关系为： ρ ：聚合物的密度，g/cm3 ； M：聚合物链节的分子量， g； Gi ：聚合物链节的摩尔吸引常数 [cal0.5/cm3· ]，可 mol 以查表得到。 δ : cal0.5/cm3.5•mol
聚合物共混改性原理与应用
❖ 填充剂对填充体系性能的影响 ①力学性能 ②结晶性能 ③热学性能 ④熔体流变性能
聚合物共混改性原理与应用
8.3 填充剂的表面改性
❖ 在填充改性聚合物中所使用的填料大部分是天然的或 人工合成的无机填料。这些无机填料无论是盐、氧化 物，还是金属粉体，都属于极性的、亲水性物质，当 它们分散于极性极小的有机高分子树脂中时，因极性 的差别，造成二者相容性不好，从而对填充塑料的加 工性能和制品的使用性能带来不良影响。因此对无机 填料表面进行适当处理，通过化学反应或物理方法使 其表面极性接近所填充的高分子树脂，改善其相容性 是十分必要的。
❖ 应用： 塑料
橡胶
④云母
❖ 成分：硅酸钾铝
❖ 形状：鳞片状
❖ 性能：有玻璃般光泽，良好的电绝缘性，加工
性能好。 ❖ 应用： 塑料
橡胶
聚合物共混改性原理与应用
⑤二氧化硅（白炭黑） ❖ 应用：塑料
橡胶 ⑥硅灰石 ❖ 成分：CaSiO3 ❖ 形状：针状 ❖ 性能：化学稳定性、电绝缘性好，吸油率低，
价格低廉。 ❖ 应用：
聚合物共混改性原理与应用
表面处理剂及作用机理
❖ 填料表面处理的作用机理基本上有两种类型：一是表面物理作用，包括表面涂覆（或称 为包覆）和表面吸附；二是表面化学作用，包括表面取代、水解、聚合和接枝等。
填料聚表合面物处共混理改物性理原作理用与示应意用 图
填料表聚合面物处共理混化改学性作原用理示与应意用图
中空玻璃微珠 ⑿金属粉末 ❖ 性能：提高导热性、降低膨胀系数、降低摩擦
力、防辐射。
聚合物共混改性原理与应用
⒀天然材料填充剂 木粉、竹纤维、麻纤维、秸秆纤维、果壳粉、淀 粉
聚合物共混改性原理与应用
❖ 增强纤维 ①玻璃纤维 性能：拉伸强度高而弹性模量低；热导率比较
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。
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。
聚合物共混与改性第五章 共混物的相容热力学和相界面
2 G m x
2
0
2 G m x
12
聚合物共混改性原理
在相图5-6上的1号线，为热力学稳定区、亚稳区 2 G m 0 与不稳定区的界线，即Spinodal曲线（旋节线）， 2 x 或称为不稳分相线。
图5-6下半部分，Spinodal曲线外侧的2号线，为 热力学稳定区与亚稳区的界线，称为Binodal曲线 （双节线）。
另外： 其中： ——相互作用参数； Vr——参比体积，即体系中一个重复单元的摩尔体积。
21
聚合物共混改性原理
5.1.4.2 二元相互作用能密度B与相互作用参数
由于△Hm=BAB，△Hm主要决定于B参数，所以，△Gm<0能否成立，
主要决定于B参数。
如果混合过程是放热的，即△Hm为负值(B为负值)，由于△Sm恒为正 值，则 △Hm <T△Sm的条件必能得到满足。共混中放热的体系(B为负
同时存在UCST和LCST行为。
28
聚合物共混改性原理
(5)聚集态结构 聚集态结构对相容性也有影响。大多数含结晶聚合物的共混体系， 即使在熔融状态是热力学相容的，也会因结晶聚合物的结晶而发生相 分离。关于结晶聚合物共混体系的形态，见第4.6节。
29
聚合物共混改性原理
5.1.5 状态方程理论
状态方程理论研究多元体系的压力一体积一温度
2
x 2
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。
2.共混改性基本原理
（3） 与形态有关的其他概念 A. 分散度 “海-岛”结构两相体系中分散相物料的破碎程度. 可用分散相的颗粒的平均粒径和粒径分布来表征. B. 均一性 分散相物料分散的均匀程度,或分散相浓度起伏大小. 可借助数理统计方法进行定量表征.
两种样品均一性与分散度的对比示意图
C.相界面 两相体系中分散相与连续相之间的交界面. 不相 容或 共混物相界面的形态
2.2 聚合物共混形态的研究
研究形态内容包括:
1.两相中哪一相为连续相，哪一相是分散相； 2.分散相颗粒分散的均匀性； 3.分散相的粒径及粒径的分布； 4. 两相界面的结合
1.
连续相与分散相 主要讨论单相连续结构
2. 分散相分散状态的表征 采用均一性、分散度进行研究 （1）均一性的表征 均一性 分散相浓度起伏大小 表征方法:
5. 聚合物共混物的分类 （1）形态 均相；“海-岛”结构；“海-海”结构
（2）共混方法 熔融共混物；溶液共混物；乳液共混物
（3）改善性能或用途 混抗静电材料；共混电磁屏蔽材料
（4）聚合物档次 通用塑料/通用工程塑料共混物 通用工程塑料/通用工程塑料共混物 通用工程塑料/特种工程塑料共混物 （5）主体聚合物 PA合金；聚酯合金；PPO合金； PC合金；POM合金；PPS合金
I越接近1,越均匀.
q: 一个粒子在分散相中出现的 概率 N: 每个样本中的粒子总数
B. 用“不均一系数”Kc表征
S K c 100 c
不均一系数越小，表示分散相分散的均一性越高
（2）分散度的表征
分散度以分散相的平均粒径来表征： 平均算术直径dn
dn nd n
i i i
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-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第二章课件
第2章 聚合物共混物相容性
2.2.3.1.3 Flory—Huggins理论的缺陷
实验证明F－H 模型过分简化，不能解释大多数聚合物溶液和聚合物共混物的普遍特点：相容的聚合物共混物随着温度升高发生相分离；甚至不能定性解释，对浓度依赖的物理意义因为 F－H 理论在推导过程中作了如下假设：
.
第2章 聚合物共混物相容性
2、共聚物的组成
对于均聚物／共聚物体系，相容性与共聚物的组成有关。NBR的 与AN含量有关。用气体作探针表明，AN含量20一40% 时NBR／PVC的相容性不断增加。由电镜和Tg表明，NBR-18和AN含量26%的NBR-26与PVC只是有限相容，两相界面模糊，仅AN含量40%的NBR一40与PVC溶液共混时才是均相，只有一个Tg。在PVC／EVA中相容性随醋酸乙烯（VAC）含量的增加而增加，VAC含量为65-70%时共混物为单相，45%时为两相。对氯苯乙烯—邻氯苯乙烯共聚物与PPO共混时，在对氯苯乙烯含量23—64%范围内，用量热法观察到单一的Tg。苯乙烯（St）与AN的无规共聚物（SAN）与PMMA共混时，AN含量在9—27%范围内时，电镜和力学性能表明二者相容。
.
第2章 聚合物共混物相容性
2.2.3 聚合物—聚合物共混体系相容性的热力学理论
2.2.3.1 Flory—Huggins理论
2.2.3.1.1 基本理论
式中 为混合的吉布斯（Gibbs）自由能； 为混合焓； 为混合熵； T 为热力学温度。
但是，也有例外，极性高分子共混时也会不相容，如PVC／CR，PVC／CPE；非（弱）极性高分子共混时也会相容，如 PS／PPO。
.
第2章 聚合物共混物相容性
熔融共混物，与乳状液相似，其稳定性及分散度由界面两相的表面张力决定。对于高分子，当两相的接触角为零时，其界面张力 可用下式表示：
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
LOGO
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：
- 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)。
聚合物共混改性原理与应用第二章聚合物共混的基本概念
1.试述聚合物共混改性的目的：获得预期性能的共混物。
2.试述共混改性的方法：1.熔融共混；2.溶液共混；
3.乳液共混；
4.釜内共混。
1、共混物形态的三种基本类型(1)均相体系 (2)两相体系①海—岛结构②海—海结构
答：其一是均相体系；其二被称为“海-岛结构”,这是一种两相体系,且一相为连续相,一相
为分散相,分散相分散在连续相中,就好像海岛分散在大海中一样；其三被称为“海-海结构”,也是两相体系,但两相皆为连续相,相互贯穿。
2、均相体系的判定
答：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。
第三章聚合物共混过程及其调控
3、简述分布混合与分散混合的概念
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：既增加分散相空间分布的随机性,又减小分散相粒径,改变分散相粒径分布过程. 4P17—18
答:在分散相颗粒的分散过程中,一个分散相大粒子(大液滴)分裂成两个较
展示的分散过程是逐步进行的重复破裂过程。
(大液滴)先变为细流线,细流线再在瞬间破裂成细小的粒。
其展示的分散过程是在瞬间完成的。
5、影响共混过程的5
答：a.调控共混温度,改变剪
答：（1,使We值增大,进而使形变增大；
较大的分散相粒径,使We值增大,易于变形.液滴的变形
连续相的黏度增大,使We值增大,进而使液滴(分散相)的形变增大；
σ下降,使We值增大,进而使液滴的形变增大；
的影响；⑥熔体弹性；⑦流动场形式的影响
⑧液滴破碎的判据：τ(19λ+16)/16(λ+1) > σ/R ,式中τ为剪切应力. （2）双小球模型：
①剪切应力、分散相内力：增大剪切应力或降低分散相内力有利于分散相颗粒的破碎分散；
②粒径大的分散相颗粒易破碎分散,发生分散相粒径的自动均化过程；
③在分散相的破碎分散过程中,分散相颗粒会发生伸长变形和转动.当伸长变形的分散相
颗粒转动到剪切应力平行的方向时,就难以进一步破碎了。
7、采用哪些方法,可以对聚合物熔体黏度进行调控 P35—37
①调节共混温度; ②调节剪切应力; ③用助剂进行调节; ④改变相对分子质量.
第四章聚合物共混物的微观形态
8、简述总体均匀性与分散度概念
总体均匀性：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。
分散度：分散相颗粒的破碎程度；用分散相平均粒径表征。
9、简述影响分散相粒径的因素 P54
答：熔体黏度与组分配比是影响分散相粒径的重要因素；共混过程中共混体系所受到的外力
作用(通常是剪切应力),对分散相粒径也有重要影响；两相之间界面张力对分散相物料的分
散过程产生影响,进而影响分散相粒径。
第五章 共混物的相容热力学和相界面
10、简述聚合物表面张力的影响因素
答：（1）温度 表面张力的本质是分子间相互作用。
由于分子间力随温度升高而下降，且与温度呈线性关系。
聚合物的表面张力也随温度升高而下降，且与温度呈线性关系。
（2）聚合物物态 结晶性聚合物发生结晶或熔融时，密度发生变化。
根据Macled 方程，密度变化会引起表面张力变化，密度增大，表面张力也增大；因而，结晶性聚合物发生相变时，表面张力会发生相应的变化。
结晶体的密度高于熔体的密度，相应的，结晶体的表面张力高于熔体的表面张力。
这种变化，会使表面张力与温度的线性关系受到影响。
（3）相对分子质量 ；分子量大，表面张力也大。
（4）内聚能密度及溶解度参数
内聚能密度2i ii C δ=；表面张力和内聚能密度都与分子间相互作用有关,两者彼此有关联;
溶解度参数 14.043.0m V K δφσ=；表面张力随溶解度参数的增大而增大。
11、简述共混体系界面张力、界面层厚度与相容性的关系
答：溶解度参数接近的体系，或者B 参数较小的体系，相容性相应的较好，界面张力较低，界面层厚度也较厚。
12、共混体系的相容剂有哪些类型？ 两类，非反应性共聚物,反应性共聚物。
第六章 聚合物共混物的性能 13、试述影响共混体系熔融流变性能的因素
答：因素主要有：剪切速率、温度、粘弹性、共混物组分含量、第三组分（调节剂）。
答：(1)玻璃纤维的直径的影响：用于PA 增强的玻璃纤维直径在10—20μm 左右；
(2)玻纤长度的影响；(3)玻璃纤维表面处理的影响；(4)玻纤含量的影响
16、表面处理作用机理
答：(1)提高碳纤维的表面能(实质是提高碳纤维表面的含氧量),减少纤维与基体、树脂表面能之差值,以达到改善基体与纤维间的浸润性,实现纤维与基体间的有关粘结；
(2)通过一定处理后,可在碳纤维表面形成大量可与基体形成化学键及氢键或范德华力结合的活性基团,可明显提高CFRP 层间剪切强度；
(3)改善碳纤维表面物理状态,及增加表面粗糙或在纤维表面生成凹凸结构,以通过机械契合或者说“锚固效应”达到好的界面性能
17、如何提高极性尼龙和非极性聚烯烃弹体的相容性？给出至少3种表征PA/POE 共混物相容性的方法。
答：(1)添加相容剂,作用机理是富集在两相界面处,改善两相之间的界面结合。
(2)固体物性表征主要通过聚合物的性能(如玻璃化转变温度)研究共混体系的相容性,主要括热分析法(DSC)、膨胀计法、动态力学分析法(DM)等。
热力学表征主要采用一些特定的方法测定共混体系的热力学参数,如混合热ΔHm 、混合熵ΔSm 、溶解度参数δ及相互作用参数χ12等来表征体系的相容性,常用的方法有熔点降低法、吸附探针法和反气相色谱法等。