第8章 高分子共混材料和复合材料

（2）高分子稳定液晶
高分子材料
8.3.5 功能复合材料
8.3.5.6 高分子太阳能电池
高分子材料
8.3.5 功能复合材料
下述关键因素影响了聚合物太阳能电池的光-电转换效率 。（1）光子损失 （2）激发子损失 （3）载体损失
8.3.5.7 梯度功能复合材料
高分子材料
8.3.5 功能复合材料
8.3.5.8 环境和生物复合材料 环境复合材料是环境材料概念的扩展，具体如下：
高分子材料
8.2.10 流变-相形态-力学性能关系
高分子材料
8.2.10 流变-相形态-力学性能关系
根据模量-组成关系，用分散相材料的分数可以关联高分子 共混材料的形态和性能：
高分子材料
8.3 高分子复合材料
1 2 3
增强机理
颗粒填充高分子复合材料 玻璃钢和短纤维增强复合材料
(常用复合材料)
4
当 为：
除以总体积，溶液单位体积的自由能变化
由混合熵
和混合焓
组成：
高分子材料
8.2.1 相容性、相形态和相图
因此可以进一步讨论高分子共混体系相分离的临界条
件：
当 ，高分子共混体系发 和相互
生相分离。临界相分离时高分子2的体积分数 作用参数 为：
高分子材料
8.2.1 相容性、相形态和相图
高分子材料
8.2.5 热固性树脂系共混材料
环氧树脂是热固性树脂，常用作高分子复合材料的基 体。环氧树脂有两个重要缺点：①韧性低；②湿热性能差
高分子材料
8.2.5 热固性树脂系共混材料
为了改善环氧树脂的韧性，同时又不降低环氧树脂的耐 热性和力学性能，可用耐高温的热塑性树脂如聚醚酰亚胺（ PEI）、聚醚砜（PES）、聚砜（PSF）、聚醚醚酮（PEEK） 和环氧树脂共混。
②与高分子增容剂的反应
③加低相对分子质量化合物促进交联或共交联反应
高分子材料
8.2.3 通用塑料系共混材料
高分子材料
8.2.3 通用塑料系共混材料
马来酸酐和氨基反应在聚丙烯和聚酰胺之间形成了
化学键连接：
高分子材料
8.2.3 通用塑料系共混材料
高分子材料
8.2.4 工程塑料系共混材料
高分子材料
8.3.4 先进复合材料
8.3.4.2 碳化硅纤维及其复合材料
高分子材料
8.3.5 功能复合材料
8.3.5.1 导电复合材料
高分子材料
8.3.5 功能复合材料
（1）导电相填料的影响
①填料含量和连通性的影响
高分子材料
8.3.5 功能复合材料
②填料长径比对导电性的影响
高分子材料
8.3.5 功能复合材料
高分子材料
8.3.2 颗粒填充高分子复合材料
8.3.2.1 填料和填充复合材料
高分子材料
8.3.2 颗粒填充高分子复合材料
8.3.2.2 晶须增强塑料
8.3.2.3 高分子基纳米复合材料(纳米塑料) （1）互穿网络型纳米复合材料
高分子材料
8.3.2 颗粒填充高分子复合材料
商品化的双官能团分子GLYMO或MEMO的结构为：
8.3.5.3 磁性复合材料
高分子材料
8.3.5 功能复合材料
8.3.5.4 吸波(隐身)复合材料
电磁辐射的反射系数
：
高分子材料
8.3.5 功能复合材料
（1）介电吸收材料
高分子材料
8.3.5 功能复合材料
（2）电磁吸收材料 8.3.5.5 光功能复合材料 （1）高分子分散液晶
高分子材料
8.3.5 功能复合材料
第8章 高分子共混材料和复合材料
1 概述 2 高分子共混材料 2 高分子复合材料
高分子材料
8.1 概述
高分子材料
8.2 高分子共混材料
1
2 3 4 5
高分子材料
相容性、相形态和相图 增容剂、反应增容和反应加工
通用塑料系共混材料 工程塑料系共混材料
热固性树脂系共混材料
8.2 高分子共混材料
6
互穿聚合物网络 分子复合材料
高分子相容性的实验测定方法可分为六类。 （1）热力学方法 （2）形态学方法 （3）分子运动方法 （4）界面相方法 （5）动力学方法
（6）物理机械性能测试方法
高分子材料
8.2.2 增容剂、反应增容和反应加工
一般来说，在高分子共混材料中，分散相粒子的最 小粒径（D）与界面张力 的关系为：
高分子共混材料的反应增容主要有三种方法： ①端基或侧基功能团之间的反应
8.2.1 相容性、相形态和相图
高分子材料
8.2.1 相容性、相形态和相图
结晶高分子/无定形高分子共混材料的熔体或非晶相的相容性
可以用熔点降低(通过等温结晶动力学测定):
高分子材料
8.2.1 相容性、相形态和相图
高分子材料
8.2.1 相容性、相形态和相图
高分子材料
8.2.1 相容性、相形态和相图
高分子材料
的区域共混材料的G与
8.2.10 流变-相形态-力学性能关系
当两种高分子共混时,何种高分子形成连续相,何种高 分子形成分散相主要取决于组分的相对分子质量、组成比
、融体黏度和加工条件（如混合时间、混合温度、剪切速
率 ），可用毛细管数 描述：
将高分子的熔体共混过程视为连续化学反应，可得到 下列方程：
高分子材料
8.3.2 颗粒填充高分子复合材料
（2）二维插层型纳米复合材料
高分子材料
8.3.2 颗粒填充高分子复合材料
（3）主体-客体(三维)型纳米复合材料
高分子wk.baidu.com料
8.3.2 颗粒填充高分子复合材料
（4）金属芯型纳米复合材料 通过金属离子(如铁和钌) 与含可聚合官能团的配体的配位络合反应可制备金属芯 高分子的纳米复合材料：
（1）考虑生态平衡和循环回收利用复合材料
高分子材料
8.3.5 功能复合材料
（2）可生物或光降解复合材料
（3）多组分环境复合材料
（4）固体废弃物的利用 （5）生物质复合材料
高分子材料
8.3.5 功能复合材料
8.3.5.9 仿生和智能复合材料
高分子材料
8.3.6 界面相
对玻璃纤维可用硅烷类偶联剂进行表面处理，因为硅烷 类偶联剂具有两亲性，其结构通式为：
8.2.9 橡胶增韧塑料机理和判据
高分子材料
8.2.9 橡胶增韧塑料机理和判据
高分子材料
8.2.9 橡胶增韧塑料机理和判据
高分子材料
8.2.9 橡胶增韧塑料机理和判据
应力体积球直径(S)为橡胶粒径(D)与临界基体层厚度 的关系是:
当
分数 为:
时,相邻应力体积球发生关联,应力体积球的体积
根据逾渗模型的标度定律,在大于 应存在标度关系:
高分子材料
8.3.3 玻璃钢和短纤维增强复合材料( 常用复合材料)
8.3.3.1 玻璃纤维及其复合材料
高分子材料
8.3.3 玻璃钢和短纤维增强复合材料( 常用复合材料)
高分子材料
8.3.3 玻璃钢和短纤维增强复合材料( 常用复合材料)
8.3.3.2 短碳纤维增强复合材料
8.3.3.3 增韧增强复合材料用
玻璃纤维或碳纤维增强橡胶增韧的效果对很多热塑性树脂 都有效。
高分子材料
8.3.4 先进复合材料
8.3.4.1 碳纤维及其复合材料
高分子材料
8.3.4 先进复合材料
聚丙烯腈基碳纤维的聚集态结构由两相组成：①取向度大 ，微晶大，位于纤维的外层；②取向度小，微晶小且含有大量
孔隙，位于纤维芯部
高分子材料
高分子材料
8.3.6 界面相
一些商品硅烷类偶联剂的化学结构为
高分子材料
8.3.6 界面相
高分子材料
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高分子材料
5 6
高分子材料
先进复合材料 功能复合材料 界面相
8.3 高分子复合材料
复合材料定义为两种或多种组分按一定方式复合而产
生的材料,该材料的特定性能优于每个单独组分的性能。 复合材料有四要素：基体材料、增强材料、成型技术和界 面相。
高分子材料
8.3.1 增强机理
高分子材料
8.3.1 增强机理
高分子复合材料的力学性能可以用复合法则计算。对单向
高分子材料
8.2.6 互穿聚合物网络
高分子材料
8.2.6 互穿聚合物网络
苯乙烯和4-乙烯基苯基二甲基硅烷醇共聚物
：
高分子材料
8.2.7 分子复合材料
聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA):
PPTA和聚对苯酰胺(PBA):
高分子材料
8.2.8 原位增强塑料
高分子材料
8.2.8 原位增强塑料
接上图
高分子材料
原位增强塑料 橡胶增韧塑料机理和判据
7
8 9 10
高分子材料
流变-相形态-力学性能关系
8.2.1 相容性、相形态和相图
高分子的相容性有三种定义： ①热力学相容性
②部分相容性
③工艺相容性(不相容性)
高分子材料
8.2.1 相容性、相形态和相图
当 的高分子1和 的溶剂（可视为高分子
为： 2）混合时，它们的混合自由能
（2）导电机理和理论 导电渗逾理论描述填料含量对导体-绝缘体转变现象的 影响：
高分子材料
8.3.5 功能复合材料
8.3.5.2 导热复合材料
材料的热导率公式为：
热扩散率公式为：
高分子材料
8.3.5 功能复合材料
根据Bruggeman公式，复合材料热导率 的计算如下：
高分子材料
8.3.5 功能复合材料
连续纤维增强的复合材料，沿纤维方向(L)受力的弹性模
:
为
复合材料沿垂直纤维方向(T)的弹性模量
为:
复合材料沿纤维方向(L)受力的拉伸强度
为:
通常
高分子材料
。
8.3.1 增强机理
对于短纤维增强的高分子复合材料，假定纤维的取 向分布是均匀的，则复合材料的弹性模量 为：
短纤维复合材料的拉伸强度为：
为临界纤维长度，可表示为：