共混改性第二部分

共混改性第二部分第一頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日在聚合物共混兩相體系中，確定哪一相為連續(xù)相，哪一相為分散相，是具有重要意義的。一般來(lái)說(shuō)，在兩相體系中，連續(xù)相主要影響共混材料的模量、彈性；而分散相則主要對(duì)沖擊性能（在增韌體系中）、光學(xué)性能、傳熱以及抗?jié)B透（在相關(guān)體系中）產(chǎn)生影響。例如：塑料/橡膠共混體系，若塑料是連續(xù)相，則共混物性能類似于塑料：硬度高、強(qiáng)度高、伸長(zhǎng)率低、永久變形大；若橡膠是連續(xù)相，則共混物硬度低、強(qiáng)度低、伸長(zhǎng)率大，永久變形小。第二頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日影響聚合物共混物的形態(tài)結(jié)構(gòu)的因素很多，主要的影響因素有組分性質(zhì)、共混方法及工藝等組分性質(zhì)：配比、粘度、兩組分的相容性共混方法及工藝條件：共混設(shè)備、方法及方式、時(shí)間、轉(zhuǎn)速、溫度等第三頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日共混組分配比的影響

10/90第四頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日

組分配比是影響共混體系形態(tài)的重要因素之一，由于影響共混物形態(tài)因素的復(fù)雜性，使得在實(shí)際共混物中，組分含量多的一相未必就一定是連續(xù)相，組分含量少的一相未必就一定是分散相。第五頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日六方緊密填充示意圖分散相的理論臨界分量假設(shè)：1、分散相顆粒是直徑相等的球形2、顆粒緊密填充空隙占總體積的25.95%即最大填充體積分?jǐn)?shù)為74%第六頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日推論：當(dāng)兩相共混體系中的某一組分含量(體積分?jǐn)?shù))大于74％時(shí)，這一組分就不再是分散相，而將是連續(xù)相。同樣，當(dāng)某一組分含量(體積分?jǐn)?shù))小于26％時(shí)，這一組分不再是連續(xù)相，而將是分散相。當(dāng)組分含量介于26％與74％之間時(shí)，哪一組分為連續(xù)相，將不僅取決于組分含量之比，而且還要取決于其它因素，主要是兩個(gè)組分的熔體粘度。注意：在假設(shè)的前提下建立的，并非是絕對(duì)的界限，在實(shí)際應(yīng)用中僅具有參考價(jià)值。實(shí)際共混物的分散相，一般不等徑；也不可能達(dá)到緊密填充的狀態(tài)。但對(duì)大多數(shù)共混物連續(xù)相和分散相的判定具有一定的指導(dǎo)意義。第七頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日60/4040/6030/7020/8015/855/95POM/(PS/PPE=85/15)（低粘度/低粘度）共混物的SEM在POM少于50%時(shí)POM傾向于形成球型分散，POM含量越少，形成的相疇越小。PPE：聚苯醚,PS與PPE相容第八頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日60/4040/6030/7020/8015/855/95POM/(PS/PPE50/50)（低粘度/高粘度）共混物的SEM可見(jiàn)，在低粘度/高粘度共混體系，POM含量為30%～60%之間，POM與（PS/PPE50/50）形成兩相連續(xù)結(jié)構(gòu)，并伴有復(fù)相結(jié)構(gòu)產(chǎn)生，只有當(dāng)POM含量小于20%時(shí)，其才以分散相存在于基體中。第九頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日共混組分熔體粘度根據(jù)最小能量分散理論，當(dāng)兩個(gè)不相容的液體混合時(shí)，粘度高的一相將會(huì)形成分散相。共混組分的熔體粘度對(duì)共混物形態(tài)影響的基本規(guī)律：粘度低的一相總是傾向于生成連續(xù)相，而粘度高的一相則總是傾向于生成分散相。這一規(guī)律被形象地稱為“軟包硬”。（即粘度低的相為“軟相”，粘度高的相為“硬相”，軟相有包埋硬相的傾向）。第十頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日

需要指出的是，粘度低的一相傾向于生成連續(xù)相，并不意味著它就一定能成為連續(xù)相；粘度高的一相傾向于生成分散相，也并不意味著它就一定能成為分散相。因?yàn)楣不煳锏男螒B(tài)還要受組分配比的制約。第十一頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日

共混組分粘度與配比的綜合影響趨勢(shì)

理論上，在A-1區(qū)域，A組分含量大于74%，A組分為連續(xù)相；在B-1區(qū)域，A組分含量小于26%，A為分散相；當(dāng)A組分含量介于26%-74%之間時(shí)，成為分散相或連續(xù)相將取決于組分配比和粘度的綜合影響，如在A-2區(qū)域，即使A組分的含量低于B組分，但當(dāng)A粘度小于B時(shí)，A仍然可以成為連續(xù)相。第十二頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日在由A組分為連續(xù)相向B組分為連續(xù)相轉(zhuǎn)變的時(shí)候，會(huì)有一個(gè)相轉(zhuǎn)變區(qū)存在（如圖格線部分）。從理論上講，在這樣一個(gè)相轉(zhuǎn)變區(qū)內(nèi)，都會(huì)有兩相連續(xù)的“?！＝Y(jié)構(gòu)”出現(xiàn)。而在A組分與B組分熔體粘度接近于相等的區(qū)域內(nèi)，可以較為容易地得到具有“海—海結(jié)構(gòu)”的共混物。A組分與B組分熔體粘度相等的這一點(diǎn)，稱為“等粘點(diǎn)”。

在“等粘點(diǎn)”混合，可以獲得分散效果較好共混物。當(dāng)分散相粒子為以球形分布在基體中時(shí)，若分散相粘度與連續(xù)相粘度接近相等，則分散相顆粒的粒徑可達(dá)到最小值。第十三頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日

共混組分相容性的影響熱力學(xué)相容性是聚合物之間均勻混合的主要推動(dòng)力。兩種聚合物的相容性越好就越容易相互擴(kuò)散而達(dá)到均勻的混合，過(guò)渡區(qū)也就寬廣，相界面越模糊，相疇越小，兩相之間的結(jié)合力也越大。當(dāng)兩種相容性較差聚合物共混時(shí)，兩種聚合物鏈段之間相互擴(kuò)散的傾向極小，相界面很明顯，其結(jié)果是混合較差，相之間結(jié)合力很弱，共混物性能不好。采取共聚-共混或加入適當(dāng)?shù)脑鋈輨┑霓k法可以改進(jìn)共混物的相容性，使相界面變得模糊，分散相相疇明顯減小，共混物的性能提高。第十四頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日PA12/LDPE(30/70)共混物的SEMMwPE140,000MwPA37,000MwPE-g-ma92,500分散相平均粒徑與增容劑含量的關(guān)系第十五頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日

LD08/PA/LD08-g-MA共混物的（75/25/x）SEMx=0phr;(b)x=1.5phr;(c)x=3phr;(d)x=5phr;(e)x=8phr;(f)x=10phr

phr:每百克份數(shù)第十六頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日聚合物改性中的增容作用要想獲得具有良好性能的聚合物共混物，需使共混物的組分之間的物理性能有較大的差異，且它們有較好的相容性，形成在宏觀上不分離，而在微觀上又是非均相結(jié)構(gòu)的多相體系。在此種微觀多相體系中，每一組分均以協(xié)調(diào)的方式對(duì)整個(gè)體系提供新的宏觀性能，并仍能保持其大部分性能的獨(dú)立性，從而獲得類似合金的優(yōu)異協(xié)同效應(yīng)。但由于聚合物的分子結(jié)構(gòu)、極性、相對(duì)分子質(zhì)量等的差異很大，即使在強(qiáng)烈的機(jī)械作用下，能夠達(dá)到微觀均相體系的共混物也是很少見(jiàn)的。因此，如何提高共混聚合物的相容性已成為開發(fā)共混材料的關(guān)鍵，能提高共混聚合物的相容性的增容劑的研究備受關(guān)注。第十七頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日氫鍵作用

鏈段排斥效應(yīng)

-電子絡(luò)合

偶極相互作用

CPVC/PEMAPMMA/PVDFPPO/PSPMMA/SAN如果大分子間有特殊相互作用，包括分子間形成氫鍵、強(qiáng)的偶極-偶極作用、離子-偶極作用、離子-離子作用，電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物、酸堿作用等，混合時(shí)便產(chǎn)生負(fù)的△Hm

第十八頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日a、增容作用的類型非反應(yīng)型增容：常用嵌段共聚物、接枝共聚物作為增容劑，一段組分與共混物中一種組分相容，另一段組分與另一種組分相容；增容劑靠分子間力或氫鍵與共混組分作用，實(shí)現(xiàn)增容作用。反應(yīng)型增容：外加反應(yīng)型增容劑增容，以及組分間直接反應(yīng)增容。增容劑與共混組分與共混組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成較強(qiáng)的共價(jià)鍵或離子鍵的化學(xué)結(jié)合、實(shí)現(xiàn)增容作用。第十九頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日第二十頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日

在聚合物A與聚合物B的共混體系中，可以加入A-B型接枝或嵌段共聚物作為相容劑。其中，相容劑中的A組分與聚合物A相容性良好，B組分與聚合物B相容性良好。A-B型共聚物富集在兩相界面處，可改善兩相的界面結(jié)合。非反應(yīng)性共聚物第二十一頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日第二十二頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日PE、PP、PS等聚烯烴之間性能具有互補(bǔ)性但卻缺乏良好的相容性，因此采取增容措施非常必要。PP／PE共混物由于兩組分相容性差，界面粘結(jié)力不足，其力學(xué)性能不理想。當(dāng)以EPR(乙烯-丙烯共聚物橡膠)作為增容劑，性能有明顯改善第二十三頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日非反應(yīng)性增容劑在共混物中有以下作用：①增容劑分散在共混物的相界面間，起到了乳化作用，降低相界之間的界面能；②在聚合物共混過(guò)程中促進(jìn)相的分散，使分散相顆粒微細(xì)化并均勻分布；③阻止分散相的凝聚，強(qiáng)化相之間的粘接，增加了相界面的粘結(jié)力，使不同相區(qū)間能更好地傳遞所受的應(yīng)力，使熱力學(xué)不相容的共混物成為工藝相容的共混物。

第二十四頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日很明顯，由于構(gòu)象的限制，共聚物結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單，它的鏈段貫穿相應(yīng)的均聚物越容易，因此關(guān)于非反應(yīng)性增容劑的作用效果有以下結(jié)論：（1）嵌段共聚物比接枝物更有效。因?yàn)榻又簿畚锏妮^長(zhǎng)的主鏈會(huì)對(duì)較短的支鏈的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生妨礙作用。（2）二嵌段共聚物優(yōu)于三嵌段共聚物。（3）接枝共聚物增容效果優(yōu)于星形和三嵌段共聚物。因?yàn)榻又簿畚锏逆湺问艿降南拗戚^三嵌段共聚物更少，易于貫穿于相應(yīng)的均聚物中；同時(shí)，其支鏈?zhǔn)艿焦不煳锊煌M分的排斥，趨向于聚集在相表面。

（4）當(dāng)共聚物鏈段相對(duì)分子質(zhì)量大于或等于相應(yīng)的均聚物相對(duì)分子質(zhì)量時(shí)，共聚物的增容作用較好，但共聚物的相對(duì)分子質(zhì)量也不宜過(guò)大，當(dāng)共聚物中鏈段的相對(duì)分子質(zhì)量過(guò)大（大于15萬(wàn)）時(shí)，由于分子間與分子內(nèi)的鏈纏結(jié)，使鏈段難以進(jìn)入到相應(yīng)的均聚物中去，因而難以起到有效的增容作用。第二十五頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日反應(yīng)型增容劑的增容原理是增容劑與共混物各組分之間形成了新的化學(xué)鍵，所以稱之為化學(xué)增容，它屬于一種強(qiáng)迫性增容。反應(yīng)型增容劑主要是一些含有可與共混組分起反應(yīng)的官能團(tuán)的共聚物。特別適合于相容性差且?guī)в幸追磻?yīng)官能團(tuán)的聚合物之間的增容。反應(yīng)增容包括兩類，一類是外加反應(yīng)性增容劑與共混聚合物組分反應(yīng)而增容，如在PE/PA共混體系中加入增容劑羧化PE；一類是使共混聚合物首先官能化，再憑借相互反應(yīng)而增容，使羧化的PE與PA共混。第二十六頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日增容劑制備的主要方法可以歸納為如下幾種：

a)一種均聚物溶解于另一種聚合物單體中，引發(fā)接枝生成接枝共聚物。

b)縮聚物組成的共混物在加工過(guò)程中發(fā)生交換反應(yīng)而形成嵌段共聚物。

c)兩種單體同時(shí)引發(fā)共聚生成嵌段或接枝共聚物。

d)類似橡膠塑煉過(guò)程，鏈發(fā)生斷裂，重新組合(偶合)生成嵌段或接枝共聚物。第二十七頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日e)將原來(lái)沒(méi)有增容效果或增容效果不好的聚合物通過(guò)取代、還原、氧化等一系列化學(xué)反應(yīng)合成具有增容效果的聚合物，如聚乙烯(PE)部分氯化生成的氯化聚乙烯(CPE)是PVC／PE共混的良增容劑，又如將SBS加氫還原可以得到類似乙烯／乙烯嵌段共聚物的結(jié)構(gòu)。第二十八頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日第二十九頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日不同制備方法所制得的ABS的形態(tài)結(jié)構(gòu)本體-懸浮法乳液聚合法機(jī)械共混法

共混方法及工藝對(duì)共混物形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響第三十頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日

共混方法第三十一頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日簡(jiǎn)單混合設(shè)備第三十二頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日第三十三頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日第三十四頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日熔融共混設(shè)備可加熱的兩個(gè)相向轉(zhuǎn)動(dòng)的輥筒第三十五頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日轉(zhuǎn)子的機(jī)械作用間歇式第三十六頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日HaakeRheomixerPolyLab-RheomixMixer–System哈克轉(zhuǎn)矩流變儀第三十七頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日擠出(在橡膠工業(yè)中又稱“壓出)是聚合物加工的基本過(guò)程和工藝方法。在塑料工業(yè)中，擠出成型是熱塑性塑料三大成型方法(擠出、注射、壓延)之一塑料擠出成型，是將固體顆粒物料或粉料加入擠出機(jī)中，由于機(jī)簡(jiǎn)加熱和螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，將物料熔化并送到機(jī)頭口模中，使處于流動(dòng)狀態(tài)的熔體擠出成形狀、尺寸幾乎與口模相同的塑料制品，再經(jīng)過(guò)冷卻定型、牽伸等輔助裝置，即得所需產(chǎn)品。第三十八頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日雙螺桿擠出造粒機(jī)第三十九頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日第四十頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日共混工藝共混時(shí)間的影響

隨共混時(shí)間的延長(zhǎng)，分散相粒徑減小，并趨于均勻，即“動(dòng)態(tài)平衡”；分散相粒徑趨于均勻所需時(shí)間為最佳共混時(shí)間。第四十一頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日剪切速率的影響彈性第四十二頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日共混溫度的影響1、通過(guò)影響共混組分間大分子反應(yīng)而影響形態(tài)結(jié)構(gòu)；2、影響聚合物間相容性而影響形態(tài)結(jié)構(gòu)；3、影響粘度比而影響形態(tài)結(jié)構(gòu)第四十三頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日第四十四頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日此外，流動(dòng)中的拉伸效應(yīng)也對(duì)形態(tài)結(jié)構(gòu)有影響，20%PA-6/80%HDPE共混物在熱拉伸比為0，1.82和2.97時(shí)的形態(tài)，可見(jiàn)隨熱拉伸比增大，分散相形態(tài)由球形變?yōu)闄E圓形，變?yōu)槠瑢有巍崂毂龋?熱拉伸比：1.82熱拉伸比：2.97不同熱拉伸比下PA-6/HDPE共混物的形態(tài)第四十五頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日一步法：將各種物料在一次共混過(guò)程中進(jìn)行混合。工藝流程短，生產(chǎn)便捷。適用于相容性較好、分散相較易分散的共混體系兩步法：兩階共混、母料法。通過(guò)兩步法改善分散相的分散效果。適用于采用一步法難于獲得良好分散效果的共混體系?；旌戏绞郊凹恿享樞虻挠绊懙谒氖?yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日兩階共混分散為了獲得較為理想的分散效果，可以采用兩階共混的方法。這種共混方法是北京化工大學(xué)高分子系陳耀庭教授在研究PP/SBS共混體系時(shí)首次提出的，現(xiàn)已得到廣泛應(yīng)用。第一步：拿出用量較多的組分中的一部分，與另一部分的全部先進(jìn)行第一階段的共混。目的：得到“海-?！苯Y(jié)構(gòu)的兩相連續(xù)中間產(chǎn)物第二步：將組分含量較多的物料的剩余部分，加入到“海-?！苯Y(jié)構(gòu)的中間產(chǎn)物中，進(jìn)一步分散。制得具有較小分散粒徑，且粒徑分布均勻的“海-島”結(jié)構(gòu)共混體系?？梢灾频梅稚⑾嗔捷^小且粒徑分布較窄的共混物。第四十七頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日第四十八頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日母料共混

在塑料加工成型過(guò)程中，將所需要的各種助劑、改性劑（聚合物或填料）與少量載體樹脂采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄏ冗M(jìn)行混合或混煉，制得的物料稱為母料。然后將母料和樹脂加到成型機(jī)中稀釋到所希望的顏料或添加劑的濃度而成型出制品的方法。第四十九頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日實(shí)例:PP增韌母料的制備：在裝有攪拌器、回流冷凝器、溫度計(jì)的反應(yīng)器中，加入計(jì)量的PP、彈性體M和彈性體N，攪拌、加熱；待升至一定溫度后，在恒定溫度下加入反應(yīng)性單體G，攪拌，使之分散均勻；然后以一定的速度加入引發(fā)劑In，反應(yīng)一定時(shí)間；經(jīng)分離、過(guò)濾、洗滌、烘干，即得產(chǎn)品。第五十頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日影響分散相粒徑及分布的因素---共混改性中面臨的重要問(wèn)題：控制分散相粒徑及粒徑分布

大量研究結(jié)果表明，為使“?！獚u結(jié)構(gòu)”兩相體系共混物具有預(yù)期的性能，其分散相的平均粒徑應(yīng)控制在某一最佳值附近。以彈件體增韌塑料體系為例，在該體系中，彈性體為分散相，塑料為連續(xù)相，彈性體顆粒過(guò)大或過(guò)小都對(duì)增韌改性不利。而相對(duì)于不同的塑料基體(連續(xù)相)，出于增韌機(jī)理不同，也會(huì)對(duì)彈性體顆粒的粒徑大小有不同的要求。除了平均粒徑之外，粒徑分布對(duì)共混物性能也有重要影響。還是以彈性體增韌塑料的共很體系為例，在這一體系中若彈性體顆粒的粒徑分布過(guò)寬，體系中就會(huì)存在許多過(guò)大或過(guò)小的彈性體顆粒，而過(guò)小的彈性體顆粒幾乎不起增韌作用，過(guò)大的彈性體顆粒則會(huì)對(duì)共混物性能產(chǎn)生有害影響。因此，一般來(lái)說(shuō)，應(yīng)將分散相粒徑分布控制在一個(gè)較窄的范圍之內(nèi)。

第五十一頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日在實(shí)際應(yīng)用中，共混物形態(tài)方面出現(xiàn)的問(wèn)題往往是分散相粒徑過(guò)大，以及粒徑分布過(guò)寬。如何減小分散相粒徑，以及控制其粒徑分布，就成了共混改性中經(jīng)常面臨的重要問(wèn)題。分散相粒徑及粒徑分布的調(diào)控，與共混裝置的設(shè)計(jì)、共混組分的性質(zhì)，以及混合工藝條件等都有關(guān)系。第五十二頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日1、分散混合

在混合過(guò)程中使粒子尺寸減小，同時(shí)增加相界面和提高混合物組分均勻性的混合過(guò)程。分散混合發(fā)生在固體/液體，液體/液體之間，是通過(guò)應(yīng)力的作用，減小平均粒子尺寸的過(guò)程。分散組分可以是粒子狀固體結(jié)塊、非相容的液體相、或氣泡相。第五十三頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日◎分散混合機(jī)理1）液滴分裂機(jī)理一個(gè)分散相大粒子（大液滴）分裂成兩個(gè)較小的粒子，然后，較小的粒子再進(jìn)一步分裂。是逐步進(jìn)行的重復(fù)破裂過(guò)程分散相顆粒在外力作用下，首先會(huì)發(fā)生變形，由近似于球形變?yōu)榘粜?；與此同時(shí)，分散相顆粒會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。如果分散相顆粒的變形足夠大，就會(huì)發(fā)生破碎，分散為更小的粒子。但如果分散相顆粒的變形還不足以破碎就轉(zhuǎn)動(dòng)到了與剪切力平行的方向，就難以進(jìn)一步破碎了。第五十四頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日2）細(xì)流線破裂機(jī)理分散相大粒子（大液滴）先變?yōu)榧?xì)流線，細(xì)流線再在瞬間破裂成細(xì)小的粒子（小液滴），又稱為“毛細(xì)管不穩(wěn)定現(xiàn)象”。第五十五頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日實(shí)際分散相破裂過(guò)程介于上述兩種機(jī)理之間第五十六頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日使液滴變形或破裂的外力——剪應(yīng)力或拉伸應(yīng)力分散相的內(nèi)聚力——界面張力毛細(xì)管數(shù)Ca（又稱Weber數(shù)）Ca

=δ

·

R/σδ

-連續(xù)相中的應(yīng)力δ=η?γR-分散相特征尺寸

σ-界面張力物理意義：流動(dòng)引起的形變應(yīng)力（使液滴破碎的力，等于基體粘度與剪切速率之積）與界面作用力（使其保持完整的力）之比?！虿幌嗳菀后w的分散混合第五十七頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日液滴模型認(rèn)為，對(duì)于特定的體系和在一定條件下，Ca可有特定的臨界值。當(dāng)體系的Ca值小于臨界值時(shí)，液滴是穩(wěn)定的；若大于臨界值，液滴就會(huì)變得不穩(wěn)定，進(jìn)而發(fā)生破裂。第五十八頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日2、影響分散混合的因素1）剪切速率的影響

剪切力是促使液滴發(fā)生形變的因素，剪切速率增大意味著外界作用較強(qiáng)，因而使液滴變形增大。2）分散相尺寸的影響

R↑Ca↑,易于變形。在相同的剪切力場(chǎng)中，大粒子比小粒子受到更大的外力，大粒子比小粒子容易變形。第五十九頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日3）連續(xù)相粘度的影響ηm↑Ca↑外界的作用力是通過(guò)連續(xù)相傳遞給分散相的，連續(xù)相的粘度增大，就意味著傳遞作用的增強(qiáng)。4）界面張力的影響

σ↓Ca↑σ是阻止液滴變形、使液滴保持穩(wěn)定的因素，減低界面張力有利于液滴變形。對(duì)于聚合物共混物，σ與兩相聚合物之間的相容性密切相關(guān)。相容性較好時(shí)，σ較低，分散相容易變形，進(jìn)而破碎。第六十頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日5）兩相粘度之比的影響

一般地，如果分散相粘度低于基體粘度，則分散相尺寸細(xì)小而且分布均勻。相反，如果分散相粘度高于基體粘度，分散相將出現(xiàn)明顯的聚集。6）分散相熔體彈性的影響分散相熔體彈性形變自由能，與界面張力的作用一樣，是阻止液滴變形，保持其穩(wěn)定的因素。分散相彈性增大，Ca值減小，不利于分散混合。第六十一頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日3、平衡粒徑的概念共混過(guò)程的動(dòng)態(tài)平衡破碎凝聚

分散相組分在外力作用之下逐漸被分散破碎，但分散相組分破碎時(shí)，其比表面積增大，界面能相應(yīng)增加。反之，若分散相粒子相互碰撞而凝聚，則可使界面能降低。換言之，分散相組分的破碎過(guò)程是需要在外力作用下進(jìn)行的，而分散相粒子的凝聚則是自發(fā)的過(guò)程。因此，在共混過(guò)程中，就同時(shí)存在破碎與凝聚這樣兩個(gè)過(guò)程。

在共混過(guò)程初期，破碎過(guò)程占主導(dǎo)地位。隨著破碎過(guò)程的進(jìn)行，分散相粒子粒徑變小，粒子的數(shù)量增多，粒子之間相互碰撞而發(fā)生凝聚的幾率就會(huì)增加，導(dǎo)致凝聚過(guò)程的速度增加。當(dāng)凝聚過(guò)程與破碎過(guò)程的速度相等時(shí)，就可以達(dá)到一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡。在達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，分散相粒子的粒徑也達(dá)到一個(gè)平衡值，稱為平衡粒徑。

第六十二頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日Taylor第六十三頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日1）共混組分熔體粘度的影響宏觀破碎能EDk決定于分散相物料的熔體粘度和彈性ηd↓EDk↓R?↓降低分散相物料的熔體粘度，將有助于降低分散相粒徑調(diào)控分散相粒徑及粒徑分布第六十四頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日連續(xù)相粘度：外力作用于分散相顆粒的剪切力，是通過(guò)連續(xù)相傳遞給分散相的。ηm↑，R↓增加連續(xù)相粘度或降低分散相粘度，都可以使分散相粒徑降低。實(shí)際共混中，連續(xù)相粘度較高而分散相粘度較低，易分散；連續(xù)相粘度較低而分散相粘度較高，不易分散。但是，基本規(guī)律：熔體粘度較低的一相傾向于成為連續(xù)相，而熔體粘度較高的一相傾向于成為分散相?；蛉垠w粘度較低的一相意欲包覆在熔體粘度較高的一相之外。由于這一規(guī)律的制約，提高連續(xù)相粘度與降低分散相粘度有一定限度。即兩相熔體粘度相互接近，乃至相等。增加連續(xù)相物料的熔體粘度，將有助于降低分散相粒徑第六十五頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日即：為了獲得較好的分散效果，兩相熔體粘度不可以相差過(guò)于懸殊，兩相熔體粘度較為相近為好

兩相熔體粘度相等的一點(diǎn)，稱為等粘點(diǎn)。等粘點(diǎn)時(shí)，可獲得最小分散相粒徑的體系。例如：橡膠—橡膠共混體系NR/BR、NR/EPR、NR/SBR塑料—橡膠共混體系PA/EPR、PBT/EPR然而，例外的體系：PP/PC兩相粘度之比由2增加到13時(shí)，粒徑增大3-4倍；兩相粘度之比為0.25時(shí)，粒徑最小。第六十六頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日粘度相近原則為了獲得較好的分散效果，兩相熔體粘度的比值不可以相差過(guò)于懸殊——大前提；某些共混體系，兩相熔體粘度相等可以使分散相粒徑達(dá)到最小值；另一些體系，使分散相粒徑達(dá)到最小值的兩相粘度之比，并不是很接近于相等。第六十七頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日2）共混物熔體彈性的影響聚合物熔體受到外力作用時(shí)，大分子會(huì)發(fā)生構(gòu)象的變形，這一可逆彈性形變，使聚合物熔體具有彈性。與純粘性液滴相比，彈性液滴在破碎之前，需要更高的臨界變形速率。對(duì)于剪切流動(dòng)場(chǎng)，彈性較高的液滴破碎需要更高的剪切力。熔體彈性較高的分散相顆粒難于破碎。熔體彈性較高的組分傾向于成為分散相，具有較低彈性的組分更傾向于成為連續(xù)相。與純粘性流體相比，彈性流體可在更高的體積分?jǐn)?shù)形成分散相。彈性相近原則熔體彈性相差過(guò)大，會(huì)使各組分在共混過(guò)程中受力不均勻，影響混合效果。第六十八頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日共混物熔體粘度與熔體彈性的調(diào)控熔體粘度的調(diào)控a）調(diào)節(jié)共混溫度可調(diào)控共混體系的熔體粘度比值T混>T*,橡膠相粘度高——分散相塑料相粘度低——連續(xù)相T混<T*,塑料相粘度高——分散相橡膠相粘度低——連續(xù)相T*附近，微小的溫度波動(dòng)，會(huì)使共混物性能發(fā)生大的變化。第六十九頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日利用等粘點(diǎn)概念調(diào)控分散相的實(shí)