共混物相界面
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PE相与PP相在180℃时的相互运输现象（曲线上 的数字是PE支化度的表示，数字越小则支化度越大）
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界面上的扩散交叉现象示意图
在热处理中由于 热运动产生的相互 扩散对流，使接触 面形成凹凸交叉的 结果。
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? Price 等用装有X 射线光电子能量谱装置的扫描电镜来追
间是很短的。
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嵌段共聚物微区消失与生成过程的示意
Hashimoto 等人把苯乙 烯与异戊二烯的嵌段共混 物在高温下用 X 射线小角有 散射来测定分相微区的消 失速度 。这种在室温下的 微区分相到高温时的链段 彼此均匀溶解状态，在 200 ℃时只须1min 。这是 因为微区的尺寸在几十纳 米时能够在短时间内实现 分子重排所致。
? 研究高聚物多相体系的界面结构、界面的相容性与粘接作 用、界面上的残余应力、环境对界面的作用以及这些因素 对整体力学性能的影响，目的在于弄清关系以便找到提高 这种材料性能的有效措施。
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聚合物共混物的界面
两种聚合物的共混物中存在三种区域结构： 两种聚合物各自独立的相和两相之间的界面层。 界面层也称为过渡区，在此区域发生两相的粘合 和两种聚合物链段之间的相互扩散。界面层的结 构，特别是两种聚合物之间的粘合强度，对共混 物的性质，特别是力学性能有决定性的影响。
第15页/共88页
界面层结构
? 机械共混物中两种大分子链段在界面互相扩散的 程度主要取决于两种聚合物的溶解度参数、界面 张力和分子量等因素。
? 溶解度参数相近，两种分子容易相互扩散，界面 层较宽；完全不相容的共混体系，不会形成界面 层。
? 两种聚合物的表面张力接近，界面张力小，有利 于两相聚合物分子相互湿润和扩散。
速度差别很大，甚至发生单向扩散。
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两聚合物大分子链段相
互扩散的结果是两相均会
产生明显的浓度梯度，如
图所示，聚合物 1 向聚合物
2 扩散时，其浓度逐渐诚小，
同样聚合物 2 在向聚合物 1
扩散时，共浓度逐渐减小，
最终形成聚合物共存区， 这个区域即为界面层。
界面层中两种聚合物链段的浓度梯度 1、聚合物1链段浓度 2、聚合物2链段浓度
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两种聚合物共混时，相互接触的界面层 可能出现三种情况：
? 由于具有热力学混溶性的两种聚合物是完全互溶的，两种大分 子链段强烈相互扩散，在强大的机械剪切力作用下，彼此结合 成为一种物质，这时已无相的界面存在，形成单相匀一状态。
? 聚合物的大分子链段相互扩散能力差，仅仅进行接触表面的扩 散，此时界面比较明显。
主要内容
? 聚合物共混物的界面 ? 共混物界面上的扩散与界面层结构 ? 改善界面层的方法 ? 不相容聚合物共混物的增容
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概述
? 界面对高聚物共混体系和高聚物基复合材料的力学性能起 到非常关键的作用；
? 界面能提供应力的传递，又能阻断裂纹的扩展以及在一定 的情况下将以脱粘和滑动摩擦等形式来吸收在承受外力时 所产生的破坏能。
? 在界面上形成过渡层，大分子链段相互扩散，彼此可以进入对 方内部一定范围，形成在两者界面上一定厚度范围内同时存在 两种大分子链段，通常把这一定的厚度范围称为过渡层。
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共混物相界面形态的两个基本模型
(a) 不相容体系、或相容性很小的体系，I组分与Ⅱ组分之间有 过渡层。
(b) 两相组分之间具有一定相容性，I 组分与Ⅱ组分之间存在一 个过渡层。
踪聚己内酰胺与聚氯乙稀的相互溶解过程，并由此来研究
两个分子态高聚物的相容性。除了对这种体系的共混物在
实验中观察界面接触层图像外，还追踪在界面上浓度分配
的时间变化，由此求出这两种高聚物之间的相互扩散系数
D。D大约处在10 -12 cm 2·s-1 的范围内。
?
根据E-instein
公式：
1
x ? (Dt ) 2
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两种分子链段在 界面层充分接触， 相互渗透，以次 价力相互作用， 形成较强的界面 粘结力。
共混物中两种聚合物Fra Baidu bibliotek间相互扩散的示意图
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界面层的结构组成和独立相区的差别
① 两种分子链的分布是不均匀的，从相区内到界面形成一 浓度梯度；
② 分子链比各自相区内排列松散，因而密度稍低于两相聚 合物的平均密度；
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界面层的形成
聚合物共混物界面层的形成可分为两个步骤 : 第一步是两相之间的相互接触； 第二步是两种聚合物大分子链段之间的相互扩散。
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? 聚合物大分子链段的相互扩散有两种情况： ? 若两种聚合物大分子具有相近的活动性，则两大
分子链段以相近的速度相互扩散； ? 若两大分子的活动性相差很大，则两相之间扩散
可以算出t 秒钟时的平
均扩散距离。结果t=1s 时，x=10nm ；t=5s ，
x=24.5nm ；t=1min ，x=77.5nm ；t=1h ，
x=600nm 。由此可见，界面上发生的输运速度是足够快
的。如果从共混物界面厚度理论值的数量级来看，几个纳
米的界面扩散应发生在1s 之内，说明界面达到平衡的时
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界面层示意图
两相之间的粘合
就两相之间粘合力性质而言，界面层有两种 基本类型：
? 两相之间存在化学键，例如接枝和嵌段共聚物的 情况；
? 两相之间仅靠次价力作用而粘合，如一般机械法 共混物的情况。
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共混物界面上的扩散现象
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Kryszewski 等将PP片与 PE片叠合起来制成 层叠试样 ，并用偏光显微镜和红外吸收光 谱仪来观察合拢后的高聚物界面上的输运现象。实验发现随着热处理时间的延续，界面 上发生两相的高聚物以 100μ m·h -1的速度相互输运，即 1h左右即可达到 100 μ m的异种 分子的相互扩散层。
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界面层厚度
界面层的厚度主要取决于两 种聚合物的界面相容性，此外还 与大分子链段的尺寸、组成以及 相分离条件有关。不相容的聚合 物，链段之间只有轻微的相互扩 散，界面层厚度很小，而且聚合 物之间的相界面很明显。随着聚 合物的相容性增加，扩散程度增 大，相界面越来越模糊，界面层 厚度越来越大，两相的黏合力增 大。完全相容的聚合物最终形成 均相，相界面消失。
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界面上的扩散交叉现象示意图
在热处理中由于 热运动产生的相互 扩散对流，使接触 面形成凹凸交叉的 结果。
第13页/共88页
? Price 等用装有X 射线光电子能量谱装置的扫描电镜来追
间是很短的。
第14页/共88页
嵌段共聚物微区消失与生成过程的示意
Hashimoto 等人把苯乙 烯与异戊二烯的嵌段共混 物在高温下用 X 射线小角有 散射来测定分相微区的消 失速度 。这种在室温下的 微区分相到高温时的链段 彼此均匀溶解状态，在 200 ℃时只须1min 。这是 因为微区的尺寸在几十纳 米时能够在短时间内实现 分子重排所致。
? 研究高聚物多相体系的界面结构、界面的相容性与粘接作 用、界面上的残余应力、环境对界面的作用以及这些因素 对整体力学性能的影响，目的在于弄清关系以便找到提高 这种材料性能的有效措施。
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聚合物共混物的界面
两种聚合物的共混物中存在三种区域结构： 两种聚合物各自独立的相和两相之间的界面层。 界面层也称为过渡区，在此区域发生两相的粘合 和两种聚合物链段之间的相互扩散。界面层的结 构，特别是两种聚合物之间的粘合强度，对共混 物的性质，特别是力学性能有决定性的影响。
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界面层结构
? 机械共混物中两种大分子链段在界面互相扩散的 程度主要取决于两种聚合物的溶解度参数、界面 张力和分子量等因素。
? 溶解度参数相近，两种分子容易相互扩散，界面 层较宽；完全不相容的共混体系，不会形成界面 层。
? 两种聚合物的表面张力接近，界面张力小，有利 于两相聚合物分子相互湿润和扩散。
速度差别很大，甚至发生单向扩散。
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两聚合物大分子链段相
互扩散的结果是两相均会
产生明显的浓度梯度，如
图所示，聚合物 1 向聚合物
2 扩散时，其浓度逐渐诚小，
同样聚合物 2 在向聚合物 1
扩散时，共浓度逐渐减小，
最终形成聚合物共存区， 这个区域即为界面层。
界面层中两种聚合物链段的浓度梯度 1、聚合物1链段浓度 2、聚合物2链段浓度
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两种聚合物共混时，相互接触的界面层 可能出现三种情况：
? 由于具有热力学混溶性的两种聚合物是完全互溶的，两种大分 子链段强烈相互扩散，在强大的机械剪切力作用下，彼此结合 成为一种物质，这时已无相的界面存在，形成单相匀一状态。
? 聚合物的大分子链段相互扩散能力差，仅仅进行接触表面的扩 散，此时界面比较明显。
主要内容
? 聚合物共混物的界面 ? 共混物界面上的扩散与界面层结构 ? 改善界面层的方法 ? 不相容聚合物共混物的增容
第1页/共88页
概述
? 界面对高聚物共混体系和高聚物基复合材料的力学性能起 到非常关键的作用；
? 界面能提供应力的传递，又能阻断裂纹的扩展以及在一定 的情况下将以脱粘和滑动摩擦等形式来吸收在承受外力时 所产生的破坏能。
? 在界面上形成过渡层，大分子链段相互扩散，彼此可以进入对 方内部一定范围，形成在两者界面上一定厚度范围内同时存在 两种大分子链段，通常把这一定的厚度范围称为过渡层。
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共混物相界面形态的两个基本模型
(a) 不相容体系、或相容性很小的体系，I组分与Ⅱ组分之间有 过渡层。
(b) 两相组分之间具有一定相容性，I 组分与Ⅱ组分之间存在一 个过渡层。
踪聚己内酰胺与聚氯乙稀的相互溶解过程，并由此来研究
两个分子态高聚物的相容性。除了对这种体系的共混物在
实验中观察界面接触层图像外，还追踪在界面上浓度分配
的时间变化，由此求出这两种高聚物之间的相互扩散系数
D。D大约处在10 -12 cm 2·s-1 的范围内。
?
根据E-instein
公式：
1
x ? (Dt ) 2
第16页/共88页
两种分子链段在 界面层充分接触， 相互渗透，以次 价力相互作用， 形成较强的界面 粘结力。
共混物中两种聚合物Fra Baidu bibliotek间相互扩散的示意图
第17页/共88页
界面层的结构组成和独立相区的差别
① 两种分子链的分布是不均匀的，从相区内到界面形成一 浓度梯度；
② 分子链比各自相区内排列松散，因而密度稍低于两相聚 合物的平均密度；
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界面层的形成
聚合物共混物界面层的形成可分为两个步骤 : 第一步是两相之间的相互接触； 第二步是两种聚合物大分子链段之间的相互扩散。
第4页/共88页
? 聚合物大分子链段的相互扩散有两种情况： ? 若两种聚合物大分子具有相近的活动性，则两大
分子链段以相近的速度相互扩散； ? 若两大分子的活动性相差很大，则两相之间扩散
可以算出t 秒钟时的平
均扩散距离。结果t=1s 时，x=10nm ；t=5s ，
x=24.5nm ；t=1min ，x=77.5nm ；t=1h ，
x=600nm 。由此可见，界面上发生的输运速度是足够快
的。如果从共混物界面厚度理论值的数量级来看，几个纳
米的界面扩散应发生在1s 之内，说明界面达到平衡的时
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界面层示意图
两相之间的粘合
就两相之间粘合力性质而言，界面层有两种 基本类型：
? 两相之间存在化学键，例如接枝和嵌段共聚物的 情况；
? 两相之间仅靠次价力作用而粘合，如一般机械法 共混物的情况。
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共混物界面上的扩散现象
第11页/共88页
Kryszewski 等将PP片与 PE片叠合起来制成 层叠试样 ，并用偏光显微镜和红外吸收光 谱仪来观察合拢后的高聚物界面上的输运现象。实验发现随着热处理时间的延续，界面 上发生两相的高聚物以 100μ m·h -1的速度相互输运，即 1h左右即可达到 100 μ m的异种 分子的相互扩散层。
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界面层厚度
界面层的厚度主要取决于两 种聚合物的界面相容性，此外还 与大分子链段的尺寸、组成以及 相分离条件有关。不相容的聚合 物，链段之间只有轻微的相互扩 散，界面层厚度很小，而且聚合 物之间的相界面很明显。随着聚 合物的相容性增加，扩散程度增 大，相界面越来越模糊，界面层 厚度越来越大，两相的黏合力增 大。完全相容的聚合物最终形成 均相，相界面消失。