級(jí)高分子物理高分子的多組分體系課件

1、2022/7/281高分子的多組分體系第四章2022/7/282高分子共混物，也稱為“高分子合金”。高分子合金包括共混高聚物和相互貫穿聚合物網(wǎng)絡(luò)(IPN ) ，廣義上包括嵌段和接枝共聚物。4.1 高分子共混物的相容性 2022/7/283從廣義上說(shuō)，高分子共混物也是一種濃溶液。要使高分子共混物達(dá)到熱力學(xué)上的完全相容，其混合自由能FM 0絕大多數(shù)共混物都不能達(dá)到分子水平或鏈段水平的互容。4.1 高分子共混物的相容性 高臨界共溶溫度一相兩相一相兩相兩相一相4.1 高分子共混物的相容性 2022/7/286Flory的晶格理論令體系的總體積4.1 高分子共混物的相容性 7當(dāng)T1Tbn （分相溫度）時(shí)

2、，F(xiàn)M 值在任何組成下均小于零，兩種聚合物可以任何比例互容。ab4.1 高分子共混物的相容性 2022/7/288當(dāng)TspT2Tbn時(shí)，曲線出現(xiàn)兩個(gè)極值和兩個(gè)拐點(diǎn)。Tsp為亞穩(wěn)極限溫度ab用和表示存在一條唯一的共切線在自由能上同時(shí)產(chǎn)生的兩個(gè)共切點(diǎn)，盡管在整個(gè)組成范圍內(nèi)FM 都小于零，但兩種聚合物不是在任何比例下都可互容。4.1 高分子共混物的相容性 9在T3 Tsp時(shí)，F(xiàn)M均大于零，兩種聚合物只有在很窄的濃度范圍（3,3）才能互容。ab4.1 高分子共混物的相容性 2022/7/28104.1 高分子共混物的相容性 2022/7/28114.1 高分子共混物的相容性 2022/7/2812假定

3、xA=xB=x, 則c=2/x, 聚合物的x很大，故c是一個(gè)很小的數(shù)字。只有在Tg和分解溫度Td之間才具有液體可流動(dòng)的性質(zhì)，很難使小于c。 兩種聚合物之間，沒(méi)有特殊相互作用而能完全互容的體互很少。正負(fù)電荷側(cè)基或形成氫鍵，共混能完全互溶。4.1 高分子共混物的相容性 134.1 高分子共混物的相容性 2022/7/28144.1 高分子共混物的相容性 具有相分離的兩組份共混型高分子合金體系普遍存在兩相之間的界面層。界面層的結(jié)構(gòu)對(duì)合金的性能，特別是力學(xué)性能有決定性的影響。從熱力學(xué)角度分忻，兩種鏈段之間的擴(kuò)獻(xiàn)的推動(dòng)力是混合熵即夠段的熱運(yùn)動(dòng)，最終擴(kuò)散的程度主要取決于兩種聚合物熱力學(xué)相容性。擴(kuò)散的結(jié)果使

4、兩種聚合物在界面兩邊產(chǎn)生明顯的濃度梯度。由相界面及相界面兩邊具有明顯的濃度區(qū)域構(gòu)成了兩相之間的界面層。 4.1 高分子共混物的相容性 2022/7/2816高分子混合物的分散程度決定于組分間的相容性。相容性太差時(shí)，宏觀相分離,出現(xiàn)分層現(xiàn)象，兩相界面的黏結(jié)力也差，很少有實(shí)用的價(jià)值。兩種高分子的相容愈好，則混合得愈好，得到的材料兩相分散得愈小，愈均勻。但完全相容的高分子共混體系，應(yīng)用價(jià)值并不大。深入研究高分子的相容性，能更好地掌握成型條件及聚集態(tài)與性能的關(guān)系。 4.1 高分子共混物的相容性 （1）共混法機(jī)械共混：即采用雙輥煉塑機(jī)、雙輥擠出機(jī)等沒(méi)備將共混組分在熔融狀態(tài)下進(jìn)行混合和分散甚至伴有化學(xué)反應(yīng)

5、，當(dāng)冷卻下來(lái)時(shí)，形成了共混體系特定的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)。溶液共混：先將不同聚合物組分溶干共同的溶劑中、再除去溶劑，即得到聚合物共混物。乳液共混：將不同聚合物的乳液均勻混合再沉析而得到聚合物共混物。2022/7/28174.2 高分子合金的制備方法(2)互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)(1PN)的制備互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)是兩種以上交聯(lián)聚合物相互貫穿而形成的交織聚合物網(wǎng)絡(luò)。制備IPN常用的方法是用含有引發(fā)劑和交聯(lián)劑的單體B將聚合物A溶脹，再進(jìn)行聚合，使得到A和B交互貫穿的網(wǎng)絡(luò)。2022/7/28184.2 高分子合金的制備方法（3）嵌段共聚物的合成典型的制備方法：是通過(guò)活性陰離子聚合得到AB兩嵌段或三嵌段共聚物。典型的代表是熱塑

6、性彈性體SBS和SIS等。這類共聚物還可以制成多嵌段共聚物。多嵌段共聚物是指一分子中含有較多的嵌段且兩種嵌段交替排列的一種共聚物。這類共聚物主要有各種聚酯、聚醚、聚酰胺、聚氨酯、聚碳酸酯、聚硅氧烷等。在多嵌段聚合物中，通常有一嵌段為“硬段”(其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度較高)，另一嵌段為“軟段”(其Tg較低)。194.2 高分子合金的制備方法 (4)接枝聚合物的制備基本結(jié)構(gòu)：以一種聚合物A為主鏈，連接有若干根另一種聚合物B長(zhǎng)鏈的分技形高分子。制備過(guò)程：將聚合物A溶解于單體B，由引發(fā)劑與A鏈作用使其產(chǎn)生大分子自內(nèi)基引發(fā)B單體生成接技鏈。由引發(fā)劑引發(fā)單體B聚合成活性B大分子自由基也可對(duì)A鏈產(chǎn)生鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)，使A

7、鏈上產(chǎn)生白由基再引發(fā)B聚合形成支化B鏈。HIPs(高沖擊聚苯乙烯)：聚苯乙烯接枝橡膠就是將順丁橡膠溶于苯乙烯單體中，再引發(fā)聚合而得。204.2 高分子合金的制備方法2022/7/2821（1）AB型增容劑AB型增容劑是效果最好而且最理想的增容劑，是使用A類高分子，通過(guò)接枝或嵌段B類單體形成的。4.3 高分子合金相容性的改善2022/7/2822（2）AC型增容劑高分子A與高分子B不相容，使用AC增容劑。高分子A首先與增容劑AC共混，共混物形成相容的界面，相容的界面可與高分子B形成化學(xué)鍵合相容模式。AC類增容劑廣泛用于非極性聚合物與極性聚合物的共混體系。A相接枝的C一般為氫鍵或不飽和單體；具有較強(qiáng)的界面極性。4.3 高分子合金相容性的改善2022/7/2823（3）CD型增容劑高分子A與高分子B