聚合物改性4(合金)

聚合物改性第四章第四章聚合物合金的相態(tài)結構4.1相態(tài)結構的類型（雙組分體系）1.單相連續(xù)結構（海島結構）一種組分或一相是連續(xù)相（基體），另外的組分以分散相（微區(qū)）形式分布于基體中，似海洋中分散的小島，俗稱海島結構。連續(xù)相：決定材料的基本性能，如模量、強度、彈性等。分散相：對材料的沖擊韌性、氣體擴散性、光學性能，傳熱性能等有較大影響。從分散相結構特征來看，可分為以下三種情況：①分散相形狀、大小不規(guī)則。常為熱機械共混物。微區(qū)形狀不規(guī)則、分布不勻。例：采用機械共混法制備的抗沖擊PS/橡膠共混物，分散相形狀不規(guī)則。②分散相呈球粒形狀、均勻分布常為嵌段共聚物。例：SBS當PB為70-80%，而PS為20%-30%時，PS以球粒分散在PB基體中。

③分散相呈胞狀結構、蜂窩狀結構。

常為接枝共聚物。如HIPS呈如下的蜂窩狀結構2.兩相連續(xù)結構（海海結構）

A、B分相，但兩相又是連續(xù)的，主要存在于IPN體系中，A，B兩種聚合物都是交聯(lián)網(wǎng)絡，微區(qū)尺寸較小，小的可達10nm,分布均勻。3.兩相交錯層狀結構嵌段聚合物兩組分含量相近時易形成。如：SBS:S/B=40/60

這種結構的特點是：沒有貫穿整個試樣的連續(xù)相，而是形成兩相交錯的層狀結構，難以區(qū)分連續(xù)相和分散相。

4.含有結晶組分的相態(tài)結構（相態(tài)結構較復雜）4.2影響相態(tài)結構的因素討論：共混物組分處于連續(xù)相或分散相受哪些因素影響？分散相微區(qū)的結構受哪些因素影響？1.影響相連續(xù)性的因素⑴組分比理論推導有：（以彈性小球為模型）某組分﹥74%連續(xù)相﹤26%分散相26%～76%之間有不確定性⑵熔體黏度基本規(guī)律：黏度低的一相傾向于連續(xù)相，黏度高的一相傾向于分散相，即“軟包硬”。⑶黏度與配比的綜合影響⑷內聚能密度內聚能密度（ＣＤＥ）分子間作用力大小的度量，一般ＣＤＥ大的組分共混中不易分散，易作分散相。⑸聚合工藝對于本體或溶液接枝共聚體系，一般首先合成的聚合物傾向于形成連續(xù)性程度大的相。如少量PB接枝S，靜態(tài)反應中間成品中，盡管PS的量大于PB，但PB為連續(xù)相，PS為分散相。（PB/St在后階段，發(fā)生相反轉，進一步形成蜂窩狀結構）。2.影響微區(qū)形態(tài)、尺寸的因素⑴制備方法的影響機械共混：常不規(guī)則；共聚共混：常為球形。⑵相容性的影響相容性越好，越易分散，兩相間的過渡區(qū)越寬，界面越模糊，分散相微區(qū)尺寸越小。⑶分子量的影響分子量下降，有利于相容。

⑷黏度

λ=?2/?1黏度相差越大，分散相粒徑越大，越接近、粒徑越小。所以，良好分散效果的基本條件-兩相熔體黏度相差不易懸殊⑸工藝條件的影響一般T(時間）提高，混練時間提高有利減小粒徑，但不易過高，過長。k=剪切應力×分散相粒徑/界面張力

作業(yè)：《聚合物改性》書：P451、3、94.3界面層的結構和特性

在不相容的PA-PB共混體系中除兩種聚合物各自的相區(qū)外，在兩相之間還存在相界面。即存在3種區(qū)域結構：A相、B相及界面層。

相界面：指兩相（或多相）共混體系相與相之間的界面。界面層的組成、結構與獨立的相區(qū)不同，對聚合物共混物的性能，特別是力學性能有重要影響。

1.相界面的形態(tài)

界面層內兩相的分子鏈共存，在這里互相擴散、滲透，形成相間過渡區(qū)。

⑴界面層的寬度即兩種大分子鏈段在界面相互擴散的程度。取決于兩種聚合物的溶度參數(shù)相近易擴散，界面層寬；界面張力相近，界面張力小，利于相互潤濕和擴散分子量分子量相近，相互擴散，分子量差別大，單向擴散傾向大共混工藝剪切強度，速度提高能減小微區(qū)尺寸，進而增大界面寬度等。溫度也有促進作用

界面寬度：Φ界=界面層體積/試樣總體積

完全相容體系Φ界=1，完全不相容體系Φ界=0，相容越好，界面越彌散，Φ界越大。對于機械共混體系，微區(qū)尺寸為1μm時，Φ界=0.2左右⑵界面層組成界面層的組成與獨立的相不同

兩種分子鏈分布不均勻，從相區(qū)到界面有濃度梯度分子鏈較各自相區(qū)排列松散界面層易聚集表面活性劑及低分子量物質共混體系中，兩相界面分的清，相間作用力弱，體系的力學強度不好。因而改善界面狀況，形成一定寬度的界面層是至關重要的。

對于一般機械共混的情況：選混溶性好、分子量分布寬（含低分子量物）表面張力較小的聚合物共混。采用增容技術添加接枝共聚物、嵌段共聚物等，降低兩相之間界面能、促進相的分散、強化相間粘結。增大剪切應力、剪切速率，進而提高兩相間相互分散的程度，減小微區(qū)尺寸。2.相界面的效應

⑴力的傳遞效應連續(xù)相的外力通過相界面?zhèn)鹘o分散相，分散相受力變形后，又通過界面將力傳給連續(xù)相。

⑵光學效應制備特殊光學效果的材料。如PS/PMMA共混，制具有珍珠光澤的材料。

⑶誘導效應誘導結晶，避免形成較大的球晶。3.界面自由能與共混過程的動態(tài)平衡P36破碎和凝聚動態(tài)平衡兩熔體界面能相近就易于形成相互浸潤的情況，利于擴散。4.4形態(tài)結構的研究方法1.光學顯微鏡法

聚合物共混體系中，分散相尺寸大于1μm時，利用光學顯微鏡可直接觀察到微區(qū)的形態(tài)結構和尺寸大小。折射率差較大時（大于0.01），可看到圖像的明暗不同。相差顯微鏡:折射率差在0.004也可產(chǎn)生反差，看到圖像。

偏光顯微鏡：對于有結晶成分的，可觀察含有結晶晶區(qū)的形態(tài)，對于取向程度相差較大的，也可觀察其形態(tài)。

2.電子顯微鏡法

電子束代替光線，放大倍數(shù)大、分辨率高?？梢杂^察納米尺寸的微區(qū)。分為透射電子顯微鏡（TEM）和掃描電子顯微鏡（SEM）對于TEM，樣品制樣技術是關鍵。

超薄切片法對于軟質的需用包埋或冷凍技術來切片，并對其中一種聚合物進行染色（OeO4對含不飽和鍵的聚合物，可以起到染色和交聯(lián)固化兩個作用)提高圖像的反差。透射電子顯微鏡（TEM）儀器型號：2100F生產(chǎn)廠家：日本電子溶液成膜法嵌段共聚物常用該法。需用高純易揮發(fā)的溶劑。復型法間接方法，將原樣品表面形態(tài)精細地復制下來，又不能顯露復型材料本身的細微結構，較復雜。對于SEM，

如攝像一樣逐點掃描并用間接方法來獲得被測樣品的放大像。制樣較簡單（也可冷凍脆斷）。表面噴金以形成導電膜來觀察。

掃描電子顯微鏡—能譜儀（SEM－EDS）儀器型號：SEM：JSM－5600LV；EDS：IE300X3.原子力顯微鏡（AFM）

是一種可對物質的表面形貌、表面微結構等信息進行綜合測量和分析的第三代顯微鏡。特點：具有分辨率高、工作環(huán)境要求低、待測樣品要求低、成像載體種類多及制樣簡單、不需要重金屬投影等特點。近年來