聚合物共混與合金第七章增容劑及其在聚合物共混物中的應(yīng)用第八章

相容性如何，看什么？其中一個方法：聚合物之間的溶度積參數(shù)δ之差聚合物之間的相容性與溶度積之間的關(guān)系：相容性好：相容性差(不相容）：有一定的相容性（部分相容性）：兩個聚合物間有一定的相容性（部分相容性）時我們可以進行共混制得性能優(yōu)異的聚合物合金?，F(xiàn)在是1頁\一共有77頁\編輯于星期四遇到相容性不好甚至很差的兩種聚合物怎么辦？大多數(shù)聚合物之間相容件較差，這住往使共混體系難以達到所要求的分散程度。即使借助外界條件，使兩種聚合物在共混過程中實現(xiàn)均勻分散，也會在使用過程中出現(xiàn)分層現(xiàn)象，導(dǎo)致共混物性能不穩(wěn)定和性能下降。解決這一問題的辦法可用所謂“增容”措施。增容作用有兩方面涵義：一是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；另一是改善聚合物間相界面的性能、增加相間的粘合力，從而使共混物具有長期穩(wěn)定的優(yōu)良性能。（2）聚合物的增容現(xiàn)在是2頁\一共有77頁\編輯于星期四加第三組分----相容劑（增容劑）的方法進行化學(xué)改性—嵌段、接枝等化學(xué)反應(yīng)，成為共價鍵；產(chǎn)生增容作用的方法有：加入增容劑在聚合物組分之間引入氫鍵或離子鍵；形成互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物；加入大分子共溶劑現(xiàn)在是3頁\一共有77頁\編輯于星期四A、混合過程中化學(xué)反應(yīng)所引起的增容作用在高剪切混合機中，橡膠大分子鏈會發(fā)生自由基裂解和重新結(jié)合，這是已熟知的事實。在強烈混合聚烯烴時也發(fā)生類似的現(xiàn)象形成少量嵌段或接枝共聚物，從而產(chǎn)生增容作用。為提高這個過程的效率，有時加入少量過氧化物之類的自由基引發(fā)劑。縮聚型聚合物在混合過程中，由于發(fā)生鏈交換反應(yīng)也會產(chǎn)生明顯的增容作用。例如聚酰胺—6,6和聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)在混合過程中，由于催化酯交換反應(yīng)所產(chǎn)生明顯的增容作用。現(xiàn)在是4頁\一共有77頁\編輯于星期四在混合過程中使共混物組分發(fā)生交聯(lián)作用也是一種有效的增容方法，交聯(lián)可分化學(xué)交聯(lián)和物理交聯(lián)兩種情況。例如，用輔射交聯(lián)方法使LDPE／PP產(chǎn)生化學(xué)交聯(lián)。在此工程中首先形成具有增容作用的共聚物，在共聚物作用下，形成所希望的形態(tài)結(jié)構(gòu)。然后，繼續(xù)交聯(lián)使所形成的形態(tài)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。結(jié)晶作用可屬于物理交聯(lián)。例如PET/PP及PET/尼龍—6,6，由于取向纖維組織的結(jié)晶，使已形戊的共混物形態(tài)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，從而產(chǎn)生增容作用?，F(xiàn)在是5頁\一共有77頁\編輯于星期四B、聚合物組分之間引入相互作用的基團聚合物組分中引入離子基團或離子—偶極的相互作用可實現(xiàn)增容作用。例如：聚苯乙烯中引入大約5％mol的—S03H基團，同時將丙烯酸乙酯與約5％mol的乙烯吡啶共聚，然后將二者共混即可制得性能優(yōu)異且穩(wěn)定的共混物。利用電子給予體和電子接受體的絡(luò)合作用，也可產(chǎn)生增容作用。現(xiàn)在是6頁\一共有77頁\編輯于星期四C、共溶劑法和IPN法兩種互不相溶的聚合物?？稍诠餐軇┲行纬烧嫒芤?。將溶劑除去后，相界面非常大，以致很弱的聚合物—聚合物相互作用就足以使形成的形態(tài)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物(IPN)技術(shù)是產(chǎn)生增容作用的新方法。其原則是將兩種聚合物結(jié)合成穩(wěn)定的相互貫穿的網(wǎng)絡(luò)，從而產(chǎn)生明顯的增容作用；關(guān)于互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物在下一章給大家介紹?，F(xiàn)在是7頁\一共有77頁\編輯于星期四增容劑是指與兩種聚合物組分都有較好相容性的物質(zhì)。D、加第三組分----相容劑（增容劑）的方法增容劑是廣義的表面活性劑。它可降低兩組分間界而張力，增加相容性．其作用與膠體化學(xué)中的乳化劑以及高分子復(fù)合材料中的偶聯(lián)劑相當。在本節(jié)中主要就增容劑的作用原理、類型及應(yīng)用等內(nèi)容給予詳細介紹?，F(xiàn)在是8頁\一共有77頁\編輯于星期四（3）增容劑的作用原理下面分非反應(yīng)型增容劑與反應(yīng)型增容劑來介紹其作用原理。A、非反應(yīng)型增容劑的作用原理應(yīng)用最早和最普遍的增容劑是一些嵌段共聚合和接枝共聚物，尤以前者更重要。在聚合物A(PA)和聚合物B(PB)不相容共混體系中，加入A—b—B(A與B的嵌段共聚物)或A—g—B(A與B的接枝共聚物)通?？梢栽黾覲A與PB的相容性。其增容作用可概括為：①降低兩相之間界面能；②在聚合物共混過程中促進相的分散；③阻止分散相的凝聚；④強化相間粘結(jié)?，F(xiàn)在是9頁\一共有77頁\編輯于星期四嵌段共聚物和接枝共聚物都屬于非反應(yīng)型增容劑(又稱親和型增容劑)，它們是依靠在其大分子結(jié)構(gòu)中同時含有與共混組分PA及PB相同的聚合物鏈，因而可在PA及PB兩相界面處起到“乳化作用”或“偶聯(lián)作用”，使兩者相容性得以改善。非反應(yīng)型增容作用模型示意圖如下：現(xiàn)在是10頁\一共有77頁\編輯于星期四B、反應(yīng)型增容劑的作用原理反應(yīng)型增容劑主要是一些含有可與共混組分起化學(xué)反應(yīng)的官能團的共聚物，它們特別適用于那些相容性很差且?guī)в幸追磻?yīng)官能團的聚合物之間共混的增容。反應(yīng)型增容劑的增容原理與非反應(yīng)型增容劑有顯著不同，這類增容劑與共混的聚合物組分之間形成了新的化學(xué)鍵，所以可稱之為化學(xué)增容。它屬于一種強迫性增容。反應(yīng)增容的概念包括：外加反應(yīng)性增容劑與共混聚合物組分反應(yīng)而增容；也包括使共混聚合物組分官能化，并憑借相互反應(yīng)而增容。在PE／PA共混體系中外加如羧化PE就屬第一種情況；若使PE羧化后與PA共混就為后一種情況?，F(xiàn)在是11頁\一共有77頁\編輯于星期四以下根據(jù)官能團及反應(yīng)類型，舉例加以說明。①為制造對有機溶劑阻隔性好的PE／PA共混物，可采用羧化PE或乙烯—甲基丙烯酸無規(guī)共聚物[P(E—Co一MAA)]作為增容劑，這是羧基與氨基的反應(yīng)類型：現(xiàn)在是12頁\一共有77頁\編輯于星期四②酸酐比羧基具有更高的反應(yīng)活性，常利用馬來酸酐合成增容劑用于含PA類聚合物共混物的增容。增容反應(yīng)是酸酐與氨基的反應(yīng)，如：現(xiàn)在是13頁\一共有77頁\編輯于星期四圖7-2增容劑的類型二、增容劑的類型及一般制法現(xiàn)在是14頁\一共有77頁\編輯于星期四表非反應(yīng)型增容劑及其應(yīng)用現(xiàn)在是15頁\一共有77頁\編輯于星期四增容劑的一般制法1．非反應(yīng)型增容劑的一般制法非反應(yīng)型增容劑主要是各種嵌段和接枝共聚物，它們可以專門合成。有時也可“就地”產(chǎn)生(在進行聚合物共混時同時生成)。專門合成按所需增容的共混體系，對相應(yīng)的增容劑進行分子設(shè)計，設(shè)計的主要依據(jù)應(yīng)是前面所述的增容機理。合成嵌段和接枝共聚物的原理及工程，已不乏論著，大家自己看相關(guān)參考書。現(xiàn)在是16頁\一共有77頁\編輯于星期四“就地”產(chǎn)生嵌段和接技共聚物在某些場合不是有意識進行的，例如兩種聚合物在高溫熔融混煉過程中，出于強剪切、溫度等作用產(chǎn)生大分子自由基，進而形成了含有兩聚合物鏈段的嵌段或接枝共聚物，其客觀上就起到了增容效果，因而是一‘種“就地”產(chǎn)生的增容劑。為了更有效的“就地”合成所需的增容劑，最好是有目的、有控制地進行，這方面研究在最近幾年得到迅速發(fā)展。主要的控制因素為過氧化物引發(fā)劑用量、混煉時剪切作用及溫度?，F(xiàn)在是17頁\一共有77頁\編輯于星期四過氧化物常用過氧化苯甲酰、過氧化二異丙苯。熔融混煉設(shè)備已由開放式雙輥混煉機向雙螺桿擠出機轉(zhuǎn)移。雙螺桿擠出機不僅有強化的剪切、混煉效果，而且便于控制穩(wěn)定的混煉條件。至于混煉溫度主要考慮聚合物組分的熔化溫度和分解溫度，還應(yīng)兼顧對“就地”產(chǎn)生增容劑結(jié)構(gòu)及數(shù)量的影響?，F(xiàn)在是18頁\一共有77頁\編輯于星期四2．反應(yīng)型增容劑的—般制法反應(yīng)型增容劑也可分為預(yù)先專門制備和“就地”產(chǎn)生兩種方式得到，但其關(guān)鍵并不在于方式，主要是如何在共混組分中引入預(yù)定的可反應(yīng)增容的官能團。操作可在一般混煉設(shè)備(開放式混煉機、雙螺桿擠出機等)中完成，但最好采用先進的排氣式反應(yīng)擠出機?，F(xiàn)在是19頁\一共有77頁\編輯于星期四現(xiàn)在是20頁\一共有77頁\編輯于星期四反應(yīng)型增容劑及其應(yīng)用現(xiàn)在是21頁\一共有77頁\編輯于星期四大分子單體法制造反應(yīng)型增容劑所謂大分子單體法是用一種具有聚合活性的大分子單體與其他類型低分子單體共聚制成接枝共聚物的方法，若低分子單體含有反應(yīng)性基團，此反應(yīng)性基團就進入接枝共聚物的主干，而大分子單體成為該接枝共聚物的支鏈，如圖所示。大分子單體法制接枝共聚物示意圖現(xiàn)在是22頁\一共有77頁\編輯于星期四實驗室中用Brabender塑化儀制造MAH接枝HDPE的具體工藝為：原則配方是100份HDPE加MAH5PHR，引發(fā)劑0.0625～0.125PHR，添加劑0.5PHR。先將大部分HDPE加入塑化儀，在氮氣保護下加熱熔融塑化，然后升溫至反應(yīng)溫度(215～250℃)，停通氮氣并將MAH、引發(fā)劑、添加劑及剩余的少量HDPE的混合料分批加入，反應(yīng)一定時間后排料即得產(chǎn)物。工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)主要使用雙螺桿排氣式反應(yīng)擠出機，雙螺桿擠出機與單螺桿擠比機相比，在反應(yīng)條件(反應(yīng)溫度、物料停留時間及其分布等)的控制方面更容易掌握，可使接枝產(chǎn)物的質(zhì)量更穩(wěn)定和均一?，F(xiàn)在是23頁\一共有77頁\編輯于星期四增容劑在聚合物共混體系中應(yīng)用實例在聚烯烴系列共混物中的應(yīng)用例PE、PP、PS等聚烯烴之間的性能具有互補性但卻缺乏良好的相容性，因此采取增容措施非常必要。加20%EPRPS／LDPE共混物中加入PS-LDPE接枝共聚物加氫(PB—b一PS)共聚物在PE/PS共混體系中起到良好的增容效果。將AS與PS的嵌段共聚物作為ABS／PS共混物的增容劑現(xiàn)在是24頁\一共有77頁\編輯于星期四在聚酰胺(PA)系列聚合物共混物中的應(yīng)用例PA66/PPPA66/PP/增容劑PA/PP與增容PA/PP斷面的電鏡照片現(xiàn)在是25頁\一共有77頁\編輯于星期四其他聚合物共混物中的應(yīng)用為了提高PBT、PPO、PPS（聚苯硫醚）等耐高溫樹脂與其他聚合物的相容件，改善其綜合性能，擴充它們的應(yīng)用領(lǐng)域，常需借助于增容劑。用帶有環(huán)氧基的PS接枝共聚物增容PET/PPO這一完全不相容體系，得到較好效果。PPS性能優(yōu)越，但價格昂貴，與其他樹脂共混時相容性差。加入增容劑情況廠才有使用價值，例如使用5PHR含環(huán)氧基的反應(yīng)型增容劑．PPS/PPO(70／30)共混物的拉伸強度提高了約50％，斷裂延伸率增加了60％左右?，F(xiàn)在是26頁\一共有77頁\編輯于星期四第六章聚合物共混物的制備方法及相關(guān)設(shè)備6.1制備方法概論制備聚合物共混物的方法主要有物理共混法和共聚-共混法兩類。此外還有IPN(互穿聚合物網(wǎng)絡(luò))法。各種共混法所得聚合物共混物的理想形態(tài)結(jié)構(gòu)大多應(yīng)為穩(wěn)定的微觀多相體系或者亞微觀多相體系。

這里的“穩(wěn)定”系指聚合物共混物在成型以及其制品在使用過程中不會產(chǎn)生宏觀的相分離。某些場合，也可能希望得到均相的共混物?，F(xiàn)在是27頁\一共有77頁\編輯于星期四影響聚合物共混物形態(tài)結(jié)構(gòu)的最根本因素是其共混組分的熱力學(xué)用容性，但并非相容性好的共混體系就一定能形成理想的形態(tài)結(jié)構(gòu)，它還要受到共混方法及工藝條件的影響，所以人們必然要研究各種各樣的共混方法及相應(yīng)的設(shè)備以及工藝條件。

這里需要附帶指出的是工程上對于方法、設(shè)備及工藝條件的考慮是多方面的，除了首先要顧及到共混產(chǎn)物的形態(tài)結(jié)構(gòu)、性能外還要照顧到工藝過程實施的難易、設(shè)備造價、生產(chǎn)效率，甚至操作是否繁雜等等問題。

現(xiàn)在是28頁\一共有77頁\編輯于星期四6.1.1物理共混法

物理共混法是依靠物理作用實現(xiàn)聚合物共混的方法。工程界又常稱之為機械共混法。

共混過程在不同種類的混合或混煉設(shè)備中完成。

大多數(shù)聚合物共混物均可用物理共混法制備。在混合及混煉過程小，通常僅有物理變化。有時，出于強烈的機械剪切作用及熱效應(yīng)使—部分聚合物發(fā)生降解、產(chǎn)生大分子自由基，繼而形成少量接技或嵌段共聚物。這類化學(xué)反應(yīng)應(yīng)不成為該過程的主體，否則將不屬于物理共混法的范疇。

現(xiàn)在是29頁\一共有77頁\編輯于星期四l粉料（干粉）共混法

將兩種或兩種以上品種之間的細粉狀聚合物在各種通用的塑料混合設(shè)備中加以混合。形成各組分均勻分散的粉狀聚合物混合物的方法稱為粉料（干粉）共混法。用此種方法進行聚合物共混時，也可同時加入必要的各種塑料助劑（例如增塑劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑、著色劑、填充劑等）。

從物料形態(tài)分類，物理共混法包括粉料（干粉）共混、熔體共混、溶液共混及乳液共混四類：

現(xiàn)在是30頁\一共有77頁\編輯于星期四經(jīng)干粉混合所得聚合物共混物料，在某些情況下可直接用于壓制、壓延、注射或擠出成型，或經(jīng)擠出造粒后再用以成型。

干粉共混法具有設(shè)備簡單，操作容易的優(yōu)點。

其缺點為：

①所用聚合物原料必須呈細粉狀。若原料顆粒較大，尚需采用粉碎設(shè)備制粉。但對許多韌性較大的聚合物，例如尼龍、聚碳酸酯等，粉碎相當困難，此類情況就得利用深冷粉碎技術(shù)制粉，能耗很大，使成本增高。在實驗室小規(guī)模制粉，可利用溶劑溶解聚合物，再用非溶劑沉淀的方法實現(xiàn)，由于耗費大量溶劑也難以工業(yè)化?，F(xiàn)在是31頁\一共有77頁\編輯于星期四一般情況不宜單獨使用干粉共混法。然而對于某些難溶難熔聚合物的共混仍有實用價值。例如氟樹脂、聚酰亞胺樹脂、聚苯醚樹脂、聚苯硫醚樹脂等共混物的制取。此外，當共混聚合物組分彼此之間相溶性較好，且一種組分用最相當少時，也可考慮采用干粉共混法。

②干粉混合時，聚合物料溫度低于它們的粘流溫度（＜Tf

），物料不易流動，故混合分散效果較差。干粉共混聚合物成型后，相疇較粗大，制品的各項物理力學(xué)性能指標受到一定程度的影響，嚴重者還會造成制品各個部位性能的不一致，這種不良影響對于聚合物組分之間相溶性欠佳的聚合物共混物尤為明顯?，F(xiàn)在是32頁\一共有77頁\編輯于星期四干粉共混操作時，應(yīng)注意以下事項：

①聚合物粉料的粒度應(yīng)相當微細，必要的粒度隨聚合物種類、所用混合設(shè)備及工藝條件以及共混物料的成型方法等有所不同；

②異種聚合物粉料的粒度和比重應(yīng)比較接近，如此才易于均勻混合，且不致在運輸、加工成型過程引起組分間的分層；③如干粉共混時還需加入增塑劑、潤滑劑、防老劑等配合劑，則需注意各聚合物組分對各種配合劑吸收能力有無明顯差異。若吸收配合劑的能力區(qū)別較大，應(yīng)按二段加料法進行共混，即首光將配合劑與吸收該配合劑能力弱的聚合物組分混合，操作一段時間后，再加入另一聚合物組分。否則就會造成配合劑在不同聚合物組分中分配不平衡，影響制品性能。

現(xiàn)在是33頁\一共有77頁\編輯于星期四2熔體共混法

熔體共混又稱為熔融共混，此法系將共混所用的聚合物組分在它們的粘流溫度以上（>Tf）用混煉設(shè)備制取均勻聚合物共熔體，然后再冷卻、粉碎（或造粒）的方法。其工藝流程示意如圖6-l。

圖6-1熔融共混過程示意

現(xiàn)在是34頁\一共有77頁\編輯于星期四初混合的設(shè)備和操作情況類似于前述之干粉共混，但由于熔融共混法中的初混合并非最終的共混操作，所以聚合物原料在粒度上的要求不很嚴格。某些情況，也可不經(jīng)初混合，而直接在混煉設(shè)備中熔融共混。

熔融共混法具有下述優(yōu)點：

①共混的聚合物原料在粒度大小及粒度均一性方面不似干粉共混法那樣嚴格，所以原料準備操作較簡單；

②熔融狀態(tài)下，異種聚合物分子之間擴散和對流激化，加之混煉設(shè)備的強剪切分散作用．使得混合效果顯著高于干粉共混，共混物料成型后，制品內(nèi)相疇較?。?/p>

③在混煉設(shè)備強剪切力作用下，導(dǎo)致一部分聚合物分子降解并可形成一定數(shù)量的接枝或嵌段共聚物，從而促進了不同聚合物組分之間的相溶。

現(xiàn)在是35頁\一共有77頁\編輯于星期四選擇熔融法共混時，應(yīng)注意：

①各原料聚合物組分均應(yīng)為易熔聚合物。聚合物熔觸溫度過高時會給混煉設(shè)備的制造帶來較大的困難。

③各原料聚合物組分在共同混煉溫度下，應(yīng)具有接近的熔體粘度，否則難以獲得均勻的共混體系。

②一般情況下，各原料聚合物組分的熔觸溫度和熱分解溫度應(yīng)相近，以免在一種聚合物組分的熔融溫度下引起另一種聚合物組分的分解。這一問題對于熱敏性聚合物的共混尤其需要注意。

現(xiàn)在是36頁\一共有77頁\編輯于星期四⑤在其他工藝條件相同情況下，延長物料的被混煉時間成增加混煉操作次數(shù)，在一定范圍內(nèi)雖可提高共混物料的均勻性，但應(yīng)避免聚合物有可能出現(xiàn)的過度降解以及由此引起聚合物共混物料性能的劣化。熔融共混法是一種最常采用的聚合物共混法，它與初混操作配合一般可取得較滿意的混合效果。其中，擠出共混具有操作連續(xù)、省勞力、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、體積小等優(yōu)點，因而應(yīng)用最廣泛。

④各原料聚合物組分在共同混煉溫度下的彈性模量值不應(yīng)懸殊過大，因為彈性模量的差異會導(dǎo)致各聚合物組分受力不均，混煉設(shè)備所施加的剪切力將主要集中在彈性模量高的聚合物組分上，以致不僅影響混合效果，還可能引起一種聚合物組分的過度降解。現(xiàn)在是37頁\一共有77頁\編輯于星期四3.溶液共混法

將各原料聚合物組分加入共同溶劑中（或?qū)⒃暇酆衔锝M分分別溶解、再混合）攪拌溶解混合均勻，然后加熱蒸出溶劑或加入非溶劑共沉淀便獲得聚合物共混物。

溶液共混法適用于易溶聚合物和某些液態(tài)聚合物以及聚合物共混物以溶液狀態(tài)被應(yīng)用的情況。此法在試驗研究工作中有一定的意義，例如在初步觀察聚合物之間的相溶性方面，可根據(jù)聚合物共混物的溶液是否發(fā)生分層現(xiàn)象以及溶液的透明性來判斷，若出現(xiàn)分層和渾濁則認為相溶性較差。但因溶液共混法所制之聚合物共混物混合分散性差，且此法消耗大量溶劑，因而工業(yè)上意義不大。

現(xiàn)在是38頁\一共有77頁\編輯于星期四4．乳液共混法

乳液共混法的基本操作是將不同種的聚合物乳液一起攪拌混合均勻后，加入凝聚劑使異種聚合物共沉析以形成聚合物共混體系。

當原料聚合物為聚合物乳液或共混物將以乳液形式被應(yīng)用時，此法最有利；此法還常與共聚-共混法聯(lián)用以及可作為熔融共混的預(yù)備性操作。單一使用乳液共混法尚難獲得相疇細微的聚合物共混物。現(xiàn)在是39頁\一共有77頁\編輯于星期四6.1.2共聚-共混法

共聚-共混法制取聚合物共混物是一種化學(xué)方法，這點是與機械共混法顯然不同的。

共聚-共混法又有接枝共聚-共混與嵌段共聚-共混之分，在制取聚合物共混物方面，接枝共聚-共混法更為重要。

接枝共聚-共混法的典型操作程序是，首先制備一種聚合物（聚合物組分Ⅰ），隨后將其溶于另一聚合物（聚合物組分Ⅱ）的單體中，形成均勻溶液后再依靠引發(fā)劑或熱能的引發(fā)使單體與聚合物組分I發(fā)生接枝共聚，同時單體還會發(fā)生均聚作用。

上述反應(yīng)產(chǎn)物為聚合物共混物，它通常包含著三種主要聚合物組分，即聚合物Ⅰ、聚合物Ⅱ以及聚合物Ⅰ為骨架接枝上聚合物Ⅱ的接枝共聚物。

現(xiàn)在是40頁\一共有77頁\編輯于星期四接枝共聚組分的存在促進了兩種聚合物組分的相溶。所以接枝共聚-共混產(chǎn)物的相疇較機械共混法產(chǎn)物的相疇微細。影響接枝共聚-共混產(chǎn)物性能的因素很多，其中主要有原料聚合物組分I和Ⅱ的性質(zhì)，它們的比例，接枝鏈的長短、數(shù)量等等。接枝共聚-共混法制得的聚合物共混物，其性能通常優(yōu)于機械共混法的嚴物，所以近年來發(fā)展很快，應(yīng)用范圍逐漸推廣。

目前，主要用于生產(chǎn)橡膠增韌塑料。例如抗沖聚苯乙烯及ABS樹脂在早期雖然曾用機械共混法制取，但現(xiàn)在幾乎全被接枝共聚-共混法所取代。

現(xiàn)在是41頁\一共有77頁\編輯于星期四另外，橡膠增韌聚氯乙烯等也開始研究用此法生產(chǎn)。

接枝共聚—共混法生產(chǎn)聚合物共混物所使用的設(shè)備與一般的聚合設(shè)備相同，即間歇式聚合釜或釜式、塔式等連續(xù)操作設(shè)備。在操作方式上除上述之本體法外，還有固體—懸浮法、乳液法等等。

現(xiàn)在是42頁\一共有77頁\編輯于星期四6.1.3IPN法

IPN法形成互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物共混物，是一種以化學(xué)法制備物理共混物的方法。

其典型操作是先制備一交聯(lián)聚合物網(wǎng)絡(luò)（聚合物Ⅰ），將其在含有活化劑和交聯(lián)劑的第二種聚合物（聚合物Ⅱ）單體中溶脹，然后聚合，于是第二步反應(yīng)所產(chǎn)生的交聯(lián)聚合物網(wǎng)絡(luò)與第一種聚合物網(wǎng)絡(luò)相互貫穿，實現(xiàn)了兩種聚合物的共混。

在這種共混體系中，兩種不同聚合物之間不存在接枝或化學(xué)交聯(lián)，而是通過在兩相界面區(qū)域不同鏈段的擴散和糾纏達到兩相之間良好的結(jié)合，形成一種互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物共混體系，其形態(tài)結(jié)構(gòu)為兩相連續(xù)?，F(xiàn)在是43頁\一共有77頁\編輯于星期四IPN法雖然開發(fā)較晚，但發(fā)展很快。以具體操作方式而言，前述之典型操作可稱之為分步IPN法。

該法雖然可得到形態(tài)均勻穩(wěn)定的共混體系。而且可根據(jù)交聯(lián)固化順序的不同而調(diào)整和改變共混物性能，但其產(chǎn)物成型加工成制品卻是困難的。

同步IPN法的開發(fā)使方法實施和產(chǎn)物加工都更方便一些，并且可在更寬廣范圍內(nèi)改變產(chǎn)物的化學(xué)組成。

此外，還有膠乳IPN法為制造具有核—殼結(jié)構(gòu)的IPN類共混物創(chuàng)造了多種途徑。有關(guān)IPN法及IPN類共混物的詳細情況在后面單獨講。就其方法的特點和共混組成的局限性，IPN法對于聚合物共混物的制備而言，只能是一種特殊的方法。

現(xiàn)在是44頁\一共有77頁\編輯于星期四6.2物理法共混過程原理

由前所述的聚合物共混物制備方法中，顯然物理法共混是主流。尤為重要的是物理法中的粉料和熔體共混法。

所謂共混，從物理過程而言，其實質(zhì)即是一般工程上的混合，它是一種為提高混合物均勻性的操作過程?；旌线^程中，在整個系統(tǒng)的全部體積內(nèi)，各組分在其基本單元沒有本質(zhì)變化的情況下進行細化和均化分布，也就是說純粹的物理混合過程包括分布混合作用和分散混合作用兩方面含義。分布混合作用是指不同組分相互分散到對方所占據(jù)的空間中，即：使得兩種或多種組分所占空間的最初分布情況發(fā)生變化并達到均化，如圖6-2所示。

現(xiàn)在是45頁\一共有77頁\編輯于星期四圖6-2混合過程中分布作用示意圖（1）混合前

（2）混合后

現(xiàn)在是46頁\一共有77頁\編輯于星期四分散混合作用則指參與混合的組分發(fā)生顆粒尺寸減小的變化，極端情況達到分子程度的分散，如圖6-3所示。圖6—3分散作用示意圖

（1）分散前

（2）顆粒減小

（3）分子分散

現(xiàn)在是47頁\一共有77頁\編輯于星期四實際的混合過程，分布作用和分散作用大多同時存在，亦即在混合操作中，通過各種混合機械供給的能量（機械能、熱能等）的作用，使被混物料粒子不斷減小并相互分散重新分布，最終形成在某種尺度范圍內(nèi)均勻的混合物。物料的混合過程通常依靠擴散、對流和剪切三種作用來完成。參與混合各組分在不同區(qū)域的濃度差是擴散作用的推動力，各組分的微?？偸菑钠錆舛容^高的區(qū)域向濃度低的區(qū)域遷移；對流作用是各種物料在空間位置上相互變換，機械攪拌是促進對流作用的主要手段。現(xiàn)在是48頁\一共有77頁\編輯于星期四強制對流是聚合物共混過程中的必要措施，剪切使物料粒子或凝聚體產(chǎn)生變形，聚合物共混時，作為分散相的物料粒子或凝聚體受剪切作用將從大到小分散到基體聚合物（連續(xù)相）中。

剪切分散效果與剪切力的大小、作用力的距離和作用力的方向有關(guān)。

粒子或凝聚體的分散與凝聚是處于動態(tài)平衡的，只有當剪切作用足夠充分，且共混聚合物組分之間有較好的熱力學(xué)相容性，分散相粒子或凝聚體才可能被破碎并維持在一較小的尺寸水平上。

剪切作用是利用剪切力，促使物料顆粒產(chǎn)生變形(偏轉(zhuǎn)與拉長)以致破碎分散。現(xiàn)在是49頁\一共有77頁\編輯于星期四圖6—4共混過程中粒子分散作用示意

現(xiàn)在是50頁\一共有77頁\編輯于星期四

6.3粉料(干粉)共混的設(shè)備

料共混通常是作為熔體共混的初混（預(yù)混）步驟，某些情況，也可以作為摻混步驟。粉料共混所用設(shè)備幾乎全為間歇式，雖然這類設(shè)備總共可列舉十余種之多，但目前在聚合物粉料共混過程中得到廣泛應(yīng)用的主要為高速捏合機和Z形捏合機兩種。

高速捏合機：又稱為高速混合機、高攪機等?，F(xiàn)在是51頁\一共有77頁\編輯于星期四高速混合機及其工作原理

現(xiàn)在是52頁\一共有77頁\編輯于星期四Z形捏合機

Z形捏合機

現(xiàn)在是53頁\一共有77頁\編輯于星期四6.4熔體共混的設(shè)備

開煉機結(jié)構(gòu)

現(xiàn)在是54頁\一共有77頁\編輯于星期四現(xiàn)在是55頁\一共有77頁\編輯于星期四現(xiàn)在是56頁\一共有77頁\編輯于星期四現(xiàn)在是57頁\一共有77頁\編輯于星期四表示螺桿結(jié)構(gòu)特征的基本參數(shù)直徑:D=90mm,D=100mm,長徑比L/D=25;30壓縮比螺距螺槽深度螺旋角螺桿與機筒的間隙螺頭結(jié)構(gòu)等現(xiàn)在是58頁\一共有77頁\編輯于星期四表示螺桿結(jié)構(gòu)特征的基本參數(shù)螺桿直徑:表示擠出機的大小規(guī)格,最常見的螺桿直徑D為45～150毫米。螺桿直徑增大，加工能力提高長徑比是指螺桿工作部分有效長度與直徑之比，表示為L/D，通常為18～２５L/D大，能改善物料溫度分布，有利于塑料的混合和塑化;能減少漏流和逆流，提高擠出機的生產(chǎn)能力;L/D過大，塑料受熱時間增長而降解;螺桿自重增加，自由端撓曲下垂，造成螺桿與機筒的間隙不均勻;

給螺桿和機筒的加工制造和安裝帶來困難;L/D過小，易引起物料的混煉、塑化不良；壓縮比:螺桿加料段第一個螺槽的容積與均化段最后一個螺槽容積之比現(xiàn)在是59頁\一共有77頁\編輯于星期四螺桿三個主要工作區(qū)：A.加料段：螺槽深度不變；起予熱、壓實、輸送物料的作用B.壓縮段：螺槽深度逐漸變?。黄鹑廴谖锪?、去階氣體等C.均化段（計量段）：螺槽深度通常為常數(shù)；起進一步塑化均勻物料、并將其定量定壓的送入機頭口模的作用?，F(xiàn)在是60頁\一共有77頁\編輯于星期四現(xiàn)在是61頁\一共有77頁\編輯于星期四現(xiàn)在是62頁\一共有77頁\編輯于星期四現(xiàn)在是63頁\一共有77頁\編輯于星期四現(xiàn)在是64頁\一共有77頁\編輯于星期四各種造粒機

雙螺桿擠出機是在一個“∞”字形機筒內(nèi)，由兩根互相嚙合的螺桿組成。螺桿可以是整體或組裝，同向旋轉(zhuǎn)或異向旋轉(zhuǎn)，平行或錐形的現(xiàn)在是65頁\一共有77頁\編輯于星期四第七章互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物

7.1IPN的定義所謂IPN（Interpenetratingpolymernetwork，互相貫穿透聚合物網(wǎng)絡(luò)）是利用高分子網(wǎng)絡(luò)人為聚合的共混聚合物的一種，它和以前的共混聚合物、接枝共聚物不同，各種成分聚合物交聯(lián)后，其網(wǎng)鏈具有互相纏結(jié)的結(jié)構(gòu)。這種纏結(jié)好似一種陷阱，用IPN法可期望在提高各種分子鏈的相容性，增加網(wǎng)格密度，使相組織微細化及提高相間結(jié)合力等方面，能得到單一聚合物所不能得到的結(jié)構(gòu)變化?，F(xiàn)在是66頁\一共有77頁\編輯于星期四IPN材料的研究，最早是由Miller在苯乙烯—二乙烯基苯上進行的。此外，Wasserman在合成大環(huán)分子時，確認了纏結(jié)環(huán)結(jié)構(gòu)的存在。IPN是將交聯(lián)聚合物看成環(huán)狀分子，使各種交聯(lián)聚合物纏結(jié)的多重網(wǎng)絡(luò)。柴山等人明確地指出了在網(wǎng)格中成陷阱的纏結(jié)垢效應(yīng)。近來，利用IPN技術(shù)的復(fù)合材料，進而對功能性材料的研究正處于活躍之中。下面將以IPN材料的應(yīng)用研究為中心進行介紹。此外，已有關(guān)于這種材料的較多的綜述發(fā)表，希望大家以后加以參考?，F(xiàn)在是67頁\一共有77頁\編輯于星期四IPN的合成方法及種類合成IPN的基本方法是將聚合物、預(yù)聚物、單體和交聯(lián)劑、催化劑一起以液狀、溶液狀及塊狀形式進行混和，通過使混合物聚合固化而在形成交聯(lián)時同時發(fā)生纏結(jié)。至于固化，除通過一步進行外，也可通過幾步進行。此外，也有使用加熱或共固化法。由此可見，用IPN法制取的聚合物合金與以前的共混聚合物及接枝法不同，在制造方法上具有一定的自由度，典型的IPN合成法如下所述，大致按圖7-1所示的路徑調(diào)制而成：現(xiàn)在是68頁\一共有77頁\編輯于星期四聚合物A聚合物B乳膠粒子A乳膠粒子B圖7-1互相貫穿聚合物網(wǎng)絡(luò)(IPN)的形成模式圖現(xiàn)在是69頁\一共有77頁\編輯于星期四①SIPN（Sequentia1InterpenetratingPo1ymerNetworks，順序互相貫穿聚合物網(wǎng)絡(luò)）：這是先經(jīng)輕度交聯(lián)的聚合物用含交聯(lián)劑、催化劑的單體膨潤后，經(jīng)再次固化，使在第一級網(wǎng)格上形成第二級網(wǎng)格的方法。②SIPN（SimultaneousIPN，同時互相貫穿聚合物網(wǎng)絡(luò)）：這是使不同反應(yīng)形式發(fā)生分子成長的2至2種以上預(yù)聚物同時調(diào)配、固化的方法。③LIPN（LatexIPN，膠乳互相貫穿聚合物網(wǎng)絡(luò)）：這是將2種聚合物膠乳和交聯(lián)劑一起混合、固化后制取IPN的方法。這三種方法是IPN的典型制備方法?，F(xiàn)在是70頁\一共有77頁\編輯于星期四④FIPN（FoamedIPN，泡沫互相貫穿聚合物