第四章聚合物的共混改性ppt課件

1、組員：組員： 劉吳雪劉吳雪 宋穎宋穎 湯青榮湯青榮 華蕓華蕓 張真真張真真 聚合物共混改性根本原理聚合物共混物的性能聚合物共混增溶劑目目 錄錄聚合物共混改性的目的和方法橡膠的共混改性動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體塑料合金第1節(jié) 第2節(jié) 第3節(jié) 第4節(jié) 第5節(jié) 第6節(jié) 第7節(jié) 第第1節(jié)節(jié) 聚合物共混改性的目的和方法聚合物共混改性的目的和方法一、共混改性的根本概念一、共混改性的根本概念 將兩種或兩種以上的高分子物加以混將兩種或兩種以上的高分子物加以混合與混煉，使其性能發(fā)生變化，構(gòu)成一種合與混煉，使其性能發(fā)生變化，構(gòu)成一種新的表現(xiàn)均勻的聚合物體系，這種混合過新的表現(xiàn)均勻的聚合物體系，這種混合過程稱為聚合物的共

2、混改性，所得到的新的程稱為聚合物的共混改性，所得到的新的聚合物體系稱為聚合物共混物。聚合物體系稱為聚合物共混物。二、共混改性的目的二、共混改性的目的1. 綜合平衡各聚合物組分的性能，以改善綜合平衡各聚合物組分的性能，以改善資料的綜合性能資料的綜合性能2. 將量小的一聚合物作為另一聚合物的改將量小的一聚合物作為另一聚合物的改性劑，以獲得顯著的改性效果性劑，以獲得顯著的改性效果3. 改善聚合物的加工性能改善聚合物的加工性能4. 制備具有特殊性能的聚合物資料制備具有特殊性能的聚合物資料5. 提高性能提高性能/價(jià)錢比價(jià)錢比6. 回收利用廢棄聚合物資料回收利用廢棄聚合物資料三、共混改性的方法三、共混改性

3、的方法共混改性的方法化學(xué)共混法物理共混法IPN法乳液共混法溶液共混法干粉共混法熔融共混法共聚-共混法機(jī)械共混法物理共混法：依托聚合物分子鏈之間的物理作用?；瘜W(xué)共混法：聚合物之間產(chǎn)生一定的化學(xué)鍵，經(jīng)過化學(xué)鍵將不同組分的聚合物連結(jié)成一體。1. 物理共混法1機(jī)械共混法：將不同種類的聚合物經(jīng)過混合或混煉設(shè)備進(jìn)展機(jī)械混合便可制得聚合物共混物。 可分為：干粉共混法、熔融共混法。聚合物聚合物或直接成型為制件粉狀共混料粒狀共混料熔融共混法工藝過程表示圖2溶液共混法共溶劑法3乳液共混法2. 化學(xué)共混法1共聚-共混法 有接枝共聚-共混、嵌段共聚-共混之分。2IPN法：利用化學(xué)交聯(lián)法制取互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)共混物的方法。

4、第第2節(jié)節(jié) 聚合物共混改性根本原理聚合物共混改性根本原理 一、共混物的相容性一、共混物的相容性 相容性是指共聚物各組分彼此相互包相容性是指共聚物各組分彼此相互包容，構(gòu)成宏觀均勻資料的才干。容，構(gòu)成宏觀均勻資料的才干。 不同種類聚合物共混時(shí)能夠出現(xiàn)三種不同種類聚合物共混時(shí)能夠出現(xiàn)三種形狀：完全相容、部分相容和完全不相形狀：完全相容、部分相容和完全不相容。容。以Tg表征共混物相容性的表示圖 單一聚合物 -共混物 1. 熱力學(xué)相容性 聚合物熱力學(xué)相容性是指兩種高聚物在任何比例時(shí)都能構(gòu)成穩(wěn)定的均相體系的才干。假設(shè)干聚合物的溶解度參數(shù) 2. 工藝相容性：兩種資料共混時(shí)的分散難易程度和所得共混物的動(dòng)力學(xué)穩(wěn)

5、定性。 3. 提高共混物相容性的方法 1利用聚合物分子鏈中官能團(tuán)間的相互作用 2改動(dòng)聚合物分子鏈構(gòu)造 3參與第三組分增溶劑 4經(jīng)過加工工藝改善聚合物之間的相容性 5在共混物組分間發(fā)生交聯(lián)作用以改善相容性 6共混劑法和IPN法二、共混物的形狀構(gòu)造二、共混物的形狀構(gòu)造1. 均相構(gòu)造均相構(gòu)造2. 非晶聚合物構(gòu)成的多相共混物體系的形狀非晶聚合物構(gòu)成的多相共混物體系的形狀構(gòu)造構(gòu)造 按相的延續(xù)性，形狀構(gòu)造有三種根本按相的延續(xù)性，形狀構(gòu)造有三種根本類型以雙組分共混物為例：單相延續(xù)類型以雙組分共混物為例：單相延續(xù)構(gòu)造、兩相互鎖或交錯(cuò)構(gòu)造和相互貫穿的構(gòu)造、兩相互鎖或交錯(cuò)構(gòu)造和相互貫穿的兩相延續(xù)構(gòu)造。兩相延續(xù)構(gòu)造

6、。 單相延續(xù)的形狀構(gòu)造又因分散相相疇單相延續(xù)的形狀構(gòu)造又因分散相相疇的外形、大小以及與延續(xù)相結(jié)合情況的不的外形、大小以及與延續(xù)相結(jié)合情況的不同而表現(xiàn)為多種方式。同而表現(xiàn)為多種方式。分散相外形不規(guī)那么分散相外形不規(guī)那么分散相較規(guī)那么分散相較規(guī)那么分散相為胞狀構(gòu)造或香腸狀構(gòu)造分散相為胞狀構(gòu)造或香腸狀構(gòu)造分散相為片狀構(gòu)造分散相為片狀構(gòu)造 3. 兩相互鎖或交錯(cuò)構(gòu)造 有時(shí)也稱兩相共延續(xù)構(gòu)造，包括層狀構(gòu)造和互鎖構(gòu)造。 4. 相互貫穿的兩相延續(xù)構(gòu)造 5. 結(jié)晶-非結(jié)晶聚合物共混物的形狀構(gòu)造 三、共混物的界面三、共混物的界面 兩種聚合物共混時(shí)，共混體系存在三兩種聚合物共混時(shí)，共混體系存在三個(gè)區(qū)域構(gòu)造，即兩聚合

7、物各自獨(dú)立的區(qū)域個(gè)區(qū)域構(gòu)造，即兩聚合物各自獨(dú)立的區(qū)域以及兩聚合物之間構(gòu)成的過渡區(qū)，這個(gè)過以及兩聚合物之間構(gòu)成的過渡區(qū)，這個(gè)過渡區(qū)成為界面層。渡區(qū)成為界面層。 1. 界面層的構(gòu)成 熱力學(xué)不相容的聚合物在共混過程中，閱歷兩個(gè)過程，第一步是兩相互相接觸，第二步是兩聚合物大分子鏈段相互分散。這就是兩相界面層構(gòu)成的過程。2. 界面層厚度 界面的厚度主要取決于兩聚合物的相容性。3. 界面的粘接 對于兩組分聚合物共混物，兩聚合物界面的粘接好壞和鏈段的分散程度，對共混物的性能，尤其是力學(xué)性能具有決議性的作用。 界面層表示圖 為界面層厚度4. 界面層的性質(zhì) 主要是指界面層的穩(wěn)定性。5. 界面層的作用 1力的傳送

8、效應(yīng)；2光學(xué)效應(yīng)；3誘導(dǎo)效應(yīng) 四、影響共混物形狀構(gòu)造的要素四、影響共混物形狀構(gòu)造的要素 1. 相容性相容性 熱力學(xué)相容性是聚合物能否獲得均勻熱力學(xué)相容性是聚合物能否獲得均勻混合的形狀構(gòu)造的主要要素?；旌系男螤顦?gòu)造的主要要素。 2. 配比配比 3. 黏度黏度 1根本規(guī)律根本規(guī)律“軟包硬法那么軟包硬法那么 2黏度與配比的綜合影響?zhàn)ざ扰c配比的綜合影響 3黏度比黏度比 對分散相顆粒尺對分散相顆粒尺 寸的影響寸的影響 4. 內(nèi)聚能密度內(nèi)聚能密度 5. 制備方法制備方法 五、共混體系聚合物的選擇原那么五、共混體系聚合物的選擇原那么 1. 化學(xué)構(gòu)造類似原那么化學(xué)構(gòu)造類似原那么 2. 極性類似原那么極性類似原

9、那么 3. 溶解度參數(shù)相等或相近原那么溶解度參數(shù)相等或相近原那么 4. 黏度相近原那么黏度相近原那么 5. 外表張力相近原那么外表張力相近原那么 6. 分子分散動(dòng)力學(xué)原那么分子分散動(dòng)力學(xué)原那么 此外，共混工藝條件如溫度、共混時(shí)間、剪應(yīng)力、助劑及加料次序等要素都可以影響共混物的形狀構(gòu)造，進(jìn)而影響共聚物的性能。 聚合物共混物的性能，包括流變性能、力學(xué)性能、光學(xué)及電學(xué)性能、阻隔及抗浸透性能等。一、聚合物共混物性能與其純組分性能間的普通關(guān)系 影響共混物性的要素，首先是各共混組分的性能。共混物的性能與單一組分的性能之間，都存在著某種關(guān)聯(lián)。 常用關(guān)系式： P=1P1+2P2第第3節(jié)節(jié) 聚合物共混物的性能聚

10、合物共混物的性能22111PPP1. 均相共混物 P=1P1+2P2+I12 式中，I為兩組分之間的相互作用參數(shù)，稱為作用因子。2. 單相延續(xù)的復(fù)相共混物 假設(shè)分散相為“硬組分，延續(xù)相為“軟組分21211BABPP 假設(shè)分散相為“軟組分，延續(xù)相為“硬組分2i-12ii11BBAPP3. 兩相延續(xù)的復(fù)相共混物最大堆砌密度化最大堆砌密度化二、聚合物共混物的物理性能二、聚合物共混物的物理性能1. 透氣性和可滲性透氣性和可滲性2. 共混物的電性能共混物的電性能 共混物的電性能主要取決于延續(xù)相的電性能。共混物的電性能主要取決于延續(xù)相的電性能。3. 光學(xué)性能光學(xué)性能 改善共混物透明性的方法有：減小分散相顆

11、粒尺改善共混物透明性的方法有：減小分散相顆粒尺寸，但分散相顆粒太小時(shí)常使韌性下降；最好的方寸，但分散相顆粒太小時(shí)常使韌性下降；最好的方法是選擇折射率相近的組分。法是選擇折射率相近的組分。4. 密度密度5. 共混物的熱性能共混物的熱性能 熱性能包括熱容、熱傳導(dǎo)、熱膨脹、耐熱性和熔熱性能包括熱容、熱傳導(dǎo)、熱膨脹、耐熱性和熔化等。化等。 三、聚合物共混物的力學(xué)性能三、聚合物共混物的力學(xué)性能 1.力學(xué)松弛性能力學(xué)松弛性能 與均聚物相比，聚合物共混物的玻璃化轉(zhuǎn)變與均聚物相比，聚合物共混物的玻璃化轉(zhuǎn)變有兩個(gè)主要特點(diǎn)：普通有兩個(gè)玻璃化溫度；玻有兩個(gè)主要特點(diǎn)：普通有兩個(gè)玻璃化溫度；玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)的溫度范圍有不同

12、程度的加寬。這璃化轉(zhuǎn)變區(qū)的溫度范圍有不同程度的加寬。這里起決議性作用的是兩種聚合物的互溶性。里起決議性作用的是兩種聚合物的互溶性。 兩個(gè)玻璃化轉(zhuǎn)變的強(qiáng)度和共混物的形狀構(gòu)兩個(gè)玻璃化轉(zhuǎn)變的強(qiáng)度和共混物的形狀構(gòu)造及兩相含量有關(guān)。以損耗角正切值造及兩相含量有關(guān)。以損耗角正切值tan表示表示玻璃化轉(zhuǎn)變強(qiáng)度，有以下的普通規(guī)律：玻璃化轉(zhuǎn)變強(qiáng)度，有以下的普通規(guī)律： 1構(gòu)成延續(xù)相的組分的構(gòu)成延續(xù)相的組分的tan峰值較大，峰值較大，構(gòu)成分散相的組分的構(gòu)成分散相的組分的tan峰值較?。环逯递^?。?2在其它條件一樣時(shí)，分散相tan峰值隨其含量添加而提高； 3分散相tan峰值與形狀構(gòu)造有關(guān)，普通而言，起決議性作用的是分

13、散相的體積分?jǐn)?shù)。當(dāng)分散相分量分?jǐn)?shù)不變時(shí)，分散相的體積分?jǐn)?shù)越大，其tan峰值越大。HIPSHIPS動(dòng)態(tài)力學(xué)損耗曲線動(dòng)態(tài)力學(xué)損耗曲線1 1聚苯乙烯；聚苯乙烯；2 2機(jī)械共混法機(jī)械共混法HIPSHIPS，10%10%聚丁二烯；聚丁二烯；3 3本體聚合法本體聚合法HIPSHIPS，5%5%聚丁二烯；聚丁二烯；4 4本體聚合法本體聚合法HIPSHIPS，10%10%聚丁二烯聚丁二烯 2. 模量和強(qiáng)度 1模量：共混物的彈性模量可根據(jù)共混法那么作近似估計(jì)。共混物彈性模量與組成關(guān)系表示圖1實(shí)際值；2實(shí)測值；3上限值 2力學(xué)強(qiáng)度 聚合物共混物是一種多相構(gòu)造的體系，各相之間相互影響，又有明顯的協(xié)同效應(yīng)，其力學(xué)強(qiáng)度

14、并不等于各組分力學(xué)性能的簡單平均值。 3其他力學(xué)性能 共混物的其他力學(xué)性能，包括拉伸強(qiáng)度、伸長率、彎曲強(qiáng)度、硬度等，以及表征耐磨性的磨耗，對彈性體還應(yīng)包括定伸應(yīng)力、拉伸永久變形、緊縮永久變形、回彈性等。四、聚合物共混物熔體的流變性能四、聚合物共混物熔體的流變性能1. 聚合物共混物熔體的黏度聚合物共混物熔體的黏度 聚合物共混物的熔體黏度普通都與聚合物共混物的熔體黏度普通都與混合物法那么有很大的偏離，常有以下混合物法那么有很大的偏離，常有以下幾種情況。幾種情況。1小比例共混就產(chǎn)生較小比例共混就產(chǎn)生較大的黏度下降；大的黏度下降；2由于兩相的相互影響由于兩相的相互影響及相的轉(zhuǎn)變，當(dāng)共混比改及相的轉(zhuǎn)變，

15、當(dāng)共混比改動(dòng)時(shí)，共混物熔體黏度能動(dòng)時(shí)，共混物熔體黏度能夠出現(xiàn)極大值或極小值；夠出現(xiàn)極大值或極小值；3共混物熔體黏度與組共混物熔體黏度與組成的關(guān)系受剪切應(yīng)力大小成的關(guān)系受剪切應(yīng)力大小的影響。的影響。2. 聚合物共混物熔體的黏度彈性聚合物共混物熔體的黏度彈性 共混物熔體流動(dòng)時(shí)的彈性效應(yīng)隨組成比而改動(dòng)，共混物熔體流動(dòng)時(shí)的彈性效應(yīng)隨組成比而改動(dòng)，在某些特殊組成下會出現(xiàn)極大值與極小值，并且彈性在某些特殊組成下會出現(xiàn)極大值與極小值，并且彈性的極大值常與黏度的極小值相對應(yīng)。彈性的極小值與的極大值常與黏度的極小值相對應(yīng)。彈性的極小值與黏度的極大值相對應(yīng)。黏度的極大值相對應(yīng)。第第4節(jié)節(jié) 聚合物共混增溶劑聚合物共

16、混增溶劑 增溶劑是指在共混的聚合物組分之間起到添加相容性和強(qiáng)化界面粘接作用的共聚物。因此增溶劑也稱做相容劑、界面活化劑和乳化劑等。一、增溶劑的分類 與偶聯(lián)劑的功能類似，增溶劑可添加共混體系的均勻性，減少相分別，改善聚合物的共混物的綜合性能，尤其是力學(xué)性能。二、增溶劑的增溶作用原理二、增溶劑的增溶作用原理增容劑的增溶作用：增容劑的增溶作用：使聚合物之間易于相互分散以得到宏觀上使聚合物之間易于相互分散以得到宏觀上均勻的共混產(chǎn)物；均勻的共混產(chǎn)物；改善聚合物之間相界面的性能，添加相間改善聚合物之間相界面的性能，添加相間的粘接力，從而使共混物具有長期穩(wěn)定的粘接力，從而使共混物具有長期穩(wěn)定的優(yōu)良性能。的優(yōu)

17、良性能。1. 非反響型增溶劑的增溶作用原理2. 反響型增溶劑的增溶作用原理界面 接枝共聚物 嵌段共聚物 非反響型增溶劑作用模型 概念 以橡膠為主體的共混體系包括橡膠與橡膠的共混稱為橡膠并用，橡膠與塑料的共混稱為橡塑并用。 目的 橡膠的共混，可以實(shí)現(xiàn)橡膠的改性，也可以降低產(chǎn)品本錢。第第5節(jié)節(jié) 橡膠的共混改性橡膠的共混改性一、橡膠共混物中的助劑分布一、橡膠共混物中的助劑分布 1. 硫化助劑在橡膠共混物中的分布 1硫化助劑在橡膠共混物中的溶解度遵照類似相容原理 2硫化助劑在共混物中的分散 硫化助劑的分散景象不僅會在并用膠的微區(qū)相內(nèi)發(fā)生，而且還能在兩種橡膠相互接觸的地方發(fā)生遷移分散景象，從一種橡膠中遷

18、移到另一種橡膠中去。 3硫化助劑在共混物中的分布2. 補(bǔ)強(qiáng)填充劑在共混物中的分布 炭黑等細(xì)粒子補(bǔ)強(qiáng)劑是橡膠的重要配合劑之一。1共混物中補(bǔ)強(qiáng)劑分布的影響要素 炭黑與橡膠的親和性 橡膠黏度對炭黑分布的影響 炭黑外表特性及用量對其分布的影響 混煉方法對填料分布的影響2填料分布對共混物性能的影響1. 橡膠共混物的交聯(lián)構(gòu)造包括聚合物相內(nèi)和聚合物界面層相間的交聯(lián)。二、橡膠共混物的共硫化二、橡膠共混物的共硫化 2. 橡膠共混物的同步硫化與共硫化 1同步硫化 經(jīng)過調(diào)整和控制交聯(lián)劑均勻分布使共混膠兩相獲得一樣或相近的硫化速度與程度。 方法：運(yùn)用溶解度相近的硫化劑采用兩種聚合物都不溶解的硫化劑聚合物改性接枝采用復(fù)

19、合硫化體系采用適當(dāng)混煉方法2共硫化 方法：具有一樣性質(zhì)交聯(lián)活性點(diǎn)的硫化具有不同性質(zhì)交聯(lián)活性點(diǎn)的硫化具有相互化學(xué)反響基因的硫化可聚合單體或初聚體與共混聚合物在引發(fā)劑作用下的接枝聚合交聯(lián) 3. 共硫化構(gòu)造的測定方法 1動(dòng)態(tài)力學(xué)譜法 原理：假設(shè)共混體系中兩相之間不發(fā)生相互交聯(lián)，其動(dòng)力學(xué)譜，如tan值堅(jiān)持共混各組分原先各自特點(diǎn)，即其兩個(gè)峰值不發(fā)生變化；假設(shè)共混物兩相間產(chǎn)生共硫化時(shí)，那么上述譜圖將為一個(gè)新的力學(xué)特性譜所替代，出現(xiàn)一個(gè)介于兩個(gè)單相橡膠之間的tan。 2差示溶脹法 原理：利用GKraus關(guān)于填充硫化膠溶脹的實(shí)際稱GKraus方程11MVVrro三、通用橡膠的共混三、通用橡膠的共混1. 天然橡

20、膠共混物2. 順丁橡膠共混物3. 乙丙橡膠共混物四、特種橡膠的共混1. 氟橡膠共混物2. 硅橡膠共混物3. 丙烯酸酯橡膠共混物橡膠/PVC共混物橡膠/PE共混物橡膠/PP共混物橡膠/EVA共混物橡膠/苯乙烯系樹脂共混物橡膠/PA共混物五、橡膠與塑料的共混五、橡膠與塑料的共混 此外，橡膠還可與各種合成樹脂如酚醛樹脂、氨基樹脂、環(huán)氧樹脂等共混。第第6節(jié)節(jié) 動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體 熱塑性彈性體TPE是在常溫下顯示橡膠高彈性、高溫下又能塑化成型的高分子資料，又被稱作第三代橡膠，根據(jù)消費(fèi)方式的不同，可分為共聚型和共混型兩大類。一、共混型熱塑性彈性體的反響性共混及動(dòng)態(tài)硫化作用1. 共混型熱塑性彈性體的硫化作用 共混型熱塑性彈性體的硫化有兩種方法：靜態(tài)硫化法和動(dòng)態(tài)硫化法。 2. 共混型熱塑性彈性體的反響性共混 能滿足這種反響性共混條件的機(jī)械設(shè)備有密閉式煉膠機(jī)和雙螺桿混合擠出機(jī)。 3. 共混型熱塑性彈性體的形狀構(gòu)造 4. 共混型熱塑性彈性體的動(dòng)態(tài)硫化 1動(dòng)態(tài)硫化作用對共混物相態(tài)及結(jié)晶構(gòu)造的影響 2動(dòng)態(tài)硫化作用對物性的影響二、影響共混型熱塑性彈性體性能的要素二、影響共混型熱塑性彈性體性能