高等教育聚合物共混与复合材料

5.1.2.共混高聚物的制备方法
物理共混： 机械共混 溶液共混 乳液共混
化学共混：接枝共聚(ABS、HIPS） 嵌段共聚（SBS，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯 ）
IPN法
5.1.2 高分子共混物的制备方法
5.1.2.1 物理共混法 定义：将各高分子组份在混合设备如高速混合机，双辊混炼机， 挤出机中均匀混合。 大多数高聚物的共混物均可用物理共混法制备，在混合及混炼 过程中通常仅有物理变化。但有时由于强烈的机械剪切作用及 热效应使一部分高聚物发生降解，产生大分子自由基，继而形 成少量接枝或嵌断共聚物，但这类反应不应成为主体。 以物理形态分类，物理共混法包括粉料（干粉）共混、熔体共 混、溶液共混及乳液共混四类。
5.1 聚合物共混物及其制备方法
5.1.1基本概念
高分子合金：一般是指塑料与塑料的共混物以及在塑料中掺 混橡胶的共混物。
共混与共聚相比，工艺简单，但共混时存在相容性问题，若 两种聚合物共混时相容性差，混合程度（相互的分散程度） 很差，易出现宏观的相分离，达不到共混的目的，无实用 价值。
通过加入相容剂（增容剂）来提高聚合物共混的相容性。
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
（3）溶液共混法
将原料各组份加入共同溶剂中，或将原料高聚物组分分别溶解， 再混合，搅拌溶解混合均匀，然后加热蒸发或加入非溶剂共沉 淀，使获得高聚物共混物。
溶液共混法运用于易溶高聚物和某些液态高聚物以及高聚物共 混物以溶液状态被应用的情况。工业上应用意义不大。
单一组分聚合物的性能缺陷 ① 应力开裂现象严重，从而导致材料的可靠性大大下降。 ② 缺口敏感性大，制品稍受损伤，强度急剧下降。 ③ 熔体粘度大，加工温度高，成形性不好。 ④ 某方面的性能不能满足使用要求。 ⑤ 成本高
高分子材料共混改性的目的
（1）改善高分子材料的某些物理机械性能 ① 改善韧性（提高抗冲击性） ② 改善耐热性 ③ 提高尺寸稳定性 ④ 提高耐磨性 ⑤ 改善耐化学药品性（耐溶剂性） ⑥ 其它物理机械性能，如气密性、耐候性、阻燃性、阻
CH2-CH x CH2-CH=CH-CH2 y CH2-CH z CN
概念：聚合物共混物是指两种或两种以上聚合物通过物理 的或化学的方法共同混合而形成的宏观上均匀、连续的固 体高分子材料。
历史：1846年，Hancock（天然橡胶+古塔波胶→雨衣； 提出两种聚合物混合以改进制品性能的思想）。
概述
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）
改性的手段——共混和复合
根据高分子材料的结构-形态-加工-性能之间的关系，综合 运用各种化学或物理方法，设计和控制多相和多组分的高分子 共混材料和复合材料。
共混——聚合物-聚合物体系 复合——聚合物-无机物 体系
⑴干粉共混法
将两种或两种以上品种不同的细粉状高聚物在各种通用的塑 料混合设备中加以混合，形成均匀分散的粉状高聚物的方法， 称为干粉共混法，用此种方法进行高聚物共混时，也可同时加 入必要的各种塑料助剂。
经干粉混合所得高聚物共混料，在某些情况下可直接用于压 制、压延、注射或挤出成型，或经挤出造粒后再用于成型。
3、IPN法
IPN法形成互穿网络高聚物共混物，是一种以化学法制备 物理共混物的方法，其典型的操作是先制备一交联高聚物 网络（高聚物I），将其在含有活化剂和交联剂的第二种单 体中溶胀，然后聚合，于是第二步反应所产生的交联高聚 物网络与第一种高聚物网络互相贯穿，实现了两种高聚物 的共混，在这种体系中，两种高聚物网络之间不存在接枝 或化学交联，而是通过在两相界面区域不同链段的扩散和 纠缠达到两相之间良好的结合，形成一种互穿网络高聚物 共混体系，其形态结构为两相连续。
高分子材料开发早期，主要精力放在新型聚合物品 种的研发上；
迄今，聚合物品种达几千种，但最多只有1％具有应 用价值；
在已有的聚合物品种基础之上，采用简单的工艺过 程，制备出共混高聚物，显示出了特有的优越性。
如ABS 树脂(丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物, Acrylonitrile Butadiene Styrene的)是一种强度高、韧性好、易于加工 成型的热塑型高分子材料：
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。
（4）乳液共混法
将不同高聚物乳液一起搅拌混合均匀后，加入凝聚剂使异种高 聚物共沉淀以形成高聚物共混体系。
当原料高聚物为高聚物乳液时，或共混物将以乳液形式应用时， 此法最有利。
6.1.2.2 共聚—共混法
接枝共聚—共混是首先制备一种高聚物（高聚物组分I），然后 将其溶于另一高聚物（高聚物组分II）的单体中，形成均匀溶 液后再依靠引发剂或热能引发，使单体与高聚物组分I发生接枝 共聚，同时单体还会发生均聚作用，上述反应产物即高聚物共 混物，它通常包含着三种主要高聚物组成，即高聚物I，高聚物 II及以高聚物I为骨架接枝上高聚物II的接枝共聚物。接枝共聚 组分的存在促进了两种高聚物组分的相容。
IPNs有分步型、同步型、互穿网络弹性体及 胶乳-IPNs等不同类型
（1）分步型IPNs，它是先合成交联的聚合 物1，再用含有引发剂和交联剂的单体2使 之溶胀，然后使单体2就地聚合交联而得。
尼性、粘结性、抗静电性、生物相容性等。
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（2）改善高分子材料的加工性能
① 改善高分子材料的熔体流动性，即通过共混改变聚 合物的熔体粘度。
② 控制结晶聚合物的结晶行为。
（3）降低成本
在保证材料使用性能的前提下，填充价格低的组分来降 低材料的成本。
（4）赋予高分子材料某些特殊性能
某些应用场合需要高分子材料具有某些特殊性能，如阻 燃性、导电性、阻尼性等，可以通过添加具有相应特性的组 分使材料具有该特性。