聚合物改性全解

质的过程。共混的产物称为聚合物
共混物。
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聚合物共混概念的扩展
• 对这一聚合物共混的概念可以加以延伸，使聚 合物共混的概念扩展到附属于物理共混的物理/ 化学共混的范畴。 • 更广义的共混还包括以聚合物为基体的无机填 充共混物。此外，聚合物共混的涵盖范围还可 以进一步扩展到短纤维填充聚合物体系。
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高分子合金的概念
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• 本课程在聚合物共混改性部分只介绍物
理共混和附属于物理共混的物理 /化学共
混，而将在化学改性部分（第5章）介绍 聚合物互穿网络（IPN）等内容。
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聚合物共混的定义
如果将聚合物共混的涵义限定在物理共混的范畴之内，则可 对聚合物共混作出如下定义：
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
物理/化学共混
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按共混时物料的状态
熔融共混 溶液共混 乳液共混
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1．熔融共混
熔融共混是将聚合物组分加热到熔融状态 后进行共混 。 应用极为广泛的一种共混
方法。在工业上，熔融共混是采用密炼 机、开炼机、挤出机等加工机械进行的， 是一种机械共混的方法。通常所说的机 械共混，主要就是指熔融共混。熔融共 混是最具工业应用价值的共混方法。
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均相的判定
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。
均相体系：两种聚合物共混后，形成的共混物具
有单一的Tg； 两相体系：两种聚合物共混后，形成的共混物具 有两个Tg。
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关于“海-岛结构”
• 在共混体系中，一个 为分散相，一个为连 续相的体系被形象地 成为“海岛结构”。 • 首先要了解：哪种聚 合物是连续相，哪种 聚合物是分散相。这 对决定共混物的性能 十分重要。
• 聚合物共混改性的研究是受到冶金行业中合 金制造的启示而发展起来的，但高分子合金 的概念并不等同于聚合物共混物。 • 高分子合金是指含多种组分的聚合物均相或 多相体系，包括聚合物共混物和嵌段、接枝 共聚物。
• 高分子合金材料通常应具有较高的力学性能， 可用作工程塑料。
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共混改性的基本方法
物理共混 化学共混
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共混工艺条件、配方
共混物形态
共混物性能
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共混物形态的划分
• 共混物的形态多种多样，可分为“两大体系三 种基本类型”： ①均相体系； ②非均相体系 “海 - 岛结构”，为一种两相体系，且一相为 连续相，一相为分散相 “海-海结构”， 也是两相体系，但两相皆为 连续相，相互贯穿。
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示意图
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第二章 共混改性基本原理
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2.1基本概念
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聚合物共混的概念
按最宽泛的聚合物共混概念，共混 改性应包括 • 物理共混 • 化学共混 • 物理/化学共混
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• 物理共混（blend）就是通常意义上的 “混合”，简单的机械共混。 • 物理/化学共混（就是通常所称的反应 共混）是在物理共混的过程中兼有化 学反应，可附属于物理共混； • 化学共混则包括了接枝、嵌段共聚及 聚合物互穿网络（IPN）等，已超出通 常意义上的“混合”的范畴，而应列 入聚合物化学改性的领域了。
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连续相体现共混物的基 本性能，尤其是力学 性能。如： • 模量 • 弹性 • 强度等 塑料是连续相，共混物 类似塑料； 橡胶是连续相，共混物 类似橡胶。
分散相对： • 内耗生热 • 抗冲性能 • 气体扩散 • 传热 • 渗透 • 粘着 • 光学性能等 有重要影响。
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例：BR/PS体系
• 在聚合物共混中形成的均相体系，显然 不同于小分子混合时所可能达到的均相 体系。已有的研究结果表明，在高分子 领域，即使是在均聚物中，亦会有非均 相结构存在。在结晶聚合物中有晶区与 非晶区的差别。 • 对于聚合物共混物，更无法实现绝对的 “均相”。因此，只能为聚合物共混物 的均相体系确定一个较为现实的判定标 准。
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• 更重要的是，均相体系共混物的性能往 往介于各组分单独存在时的性能之间； 而两相体系共混物的性能，则有可能超 出（甚至是大大超出）各组分单独存在 时的性能。 • 就总体而言，两相体系的实际应用价值 大大高于均相体系。因此，两相体系在 研究与应用中就比均相体系受到了更多 的关注与重视。
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共混物的“均相”概念
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3．乳液共混
乳液共混是将两种或两种以上的聚合物乳液进
行共混的方法。 如果共混产品可以以乳液的
形式应用（如用作乳液型涂料或粘合剂）， 则可以考虑采用乳液共混的方法。
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关于共混物形态的基本概念
聚合物共混物的形态是聚合物共混改性研究的 一个重要内容。这是因为： • 共混物的形态与共混物的性能有密切关系 • 共混物的 形态 又受到共混 工艺条件和共混物 组分配方的影响 • 于是，共混物的形态研究就成了研究共混工 艺条件和共混物组分配方与共混物性能的关 系的重要的中间环节。
• 在聚合物共混物的不同形态结构中，两 相体系（特别是以熔融共混法制备的 “海-岛结构”两相体系）比均相体系更 具重要性。这首先是因为均相体系与两 相体系在数量上的差异。研究结果表明， 能够形成均相体系的聚合物对是很少的， 只发现了100多种。而能够形成两相体系 的聚合物对却要多得多。这样，研究和 应用两相体系就比均相体系有更多的选 择余地。
• 易熔聚合物，若温度过高，设备制造困 难。 • 各组分熔融温度和热分解温度相近。 • 熔体粘度相近。 • 弹性模量值悬殊不大，否则会受力不均， 剪切力主要集中在弹性模量高的组分上。 • 初混、增加混炼次数有利。但应注意降 解。
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2．溶液共混
与熔融共混不同，溶液共混主要应用于基 础研究领域。溶液共混是将聚合物组分溶于溶 剂后，进行共混。该方法具有简便易行、用料 量少等特点，特别适合于在实验室中进行的某 些基础研究工作。在实验室研究中，通常是将 经溶液共混的物料浇铸成薄膜，测定其形态和 性能。
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熔融共混过程示意
聚合物Ⅰ 初混 聚合物Ⅱ 直接成型为部件 熔融共混 粉碎 造粒 粉状共混料 粒状共混料
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熔融共混法的优点
• 原料准备操作简单。 • 熔融时，扩散对流作用激化，强剪切分 散作用，相畴较小。 • 强剪切及热的作用下，产生一定数量的 接枝或嵌段共聚物，促进体系相容性。
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选择熔融共混时，应注意