增容劑及其界面增容詳解演示文稿

增容劑及其界面增容詳解演示文稿當(dāng)前第1頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)優(yōu)選增容劑及其界面增容當(dāng)前第2頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)§5.1定義§

5.2研究增容劑的意義§

5.3增容劑的分類(lèi)§

5.4增容劑的基本問(wèn)題§5.4.1增容劑的添加方式

增容劑在共混物中的分布§5.4.3膠束結(jié)構(gòu)及其影響因素§5.4.4聚合物共混體系增容作用與界面的研究方法§5.4.5增容劑刷子理論§5.4.6增容劑“自洽場(chǎng)”理論§

5.5微相分離型增容劑及其增容§

5.5.1嵌段型增容劑§

5.5.2接枝型增容劑§

5.6均相型增容劑及其增容§

5.6.1均聚物型增容劑§

5.6.2無(wú)規(guī)共聚物型增容劑§

5.6.3反應(yīng)性型增容劑§5.7低分子物質(zhì)的反應(yīng)性增容§5.8增容劑的一般制法內(nèi)容提要當(dāng)前第3頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)§

5.1增容劑的定義增容劑增容不相容共混物示意圖當(dāng)前第4頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)定義當(dāng)兩種相容性較差的聚合物進(jìn)行共混時(shí)，由于分散相和連續(xù)相界面的張力過(guò)大，兩組分間缺乏親和性，故界面粘合力低，所形成的兩相材料體系具有薄弱的相界面，力學(xué)性能差，在加工或使用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)分層或斷裂現(xiàn)象。為了改善界面狀況和不合理的兩相結(jié)構(gòu)形態(tài)，需要加入第三組分，即通常所說(shuō)的“增容劑”。增容劑也稱(chēng)乳化劑，是可以增加聚合物共混組分之間的相容性，并強(qiáng)化聚合物之間的界面粘結(jié)的一類(lèi)聚合物或小分子體系。其增容作用的物理本質(zhì)是：1)降低界面張力，促進(jìn)分散度提高；2)提高相形態(tài)的穩(wěn)定性；3)改善組分間的界面粘結(jié);4)提高共混物的力學(xué)性能。

當(dāng)前第5頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)§

5.2研究增容劑的意義熱力學(xué)相容性ΔG=ΔH+T*ΔS<0混容性工程上要求界面改善增容偶聯(lián)劑化學(xué)改性ΔG=ΔH+T*ΔS<0增容劑形成均相體系的熱力學(xué)驅(qū)動(dòng)力來(lái)自聚合物分子間特殊相互作用，包括分子間形成氫鍵、離子－離子、偶極－偶極、電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合、酸堿作用等，混合時(shí)產(chǎn)生負(fù)的混合焓(ΔH<0)，即放熱。

當(dāng)前第6頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)常見(jiàn)的改善界面相容性的方法通過(guò)共聚改變某聚合物的極性；通過(guò)化學(xué)改性的方法，在一組分或兩組分上引入極性基團(tuán)或反應(yīng)基團(tuán)；加入第三組分進(jìn)行增容；兩相之間產(chǎn)生部分交聯(lián)，形成物理或化學(xué)纏結(jié)（離聚物）；形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（IPN）；改變加工工藝，施加強(qiáng)烈的力剪切作用等（雙連續(xù)結(jié)構(gòu)）。當(dāng)前第7頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)意義聚合物共混物的性能受形態(tài)結(jié)構(gòu)和熱力學(xué)相容性的制

約，而大多數(shù)聚合物共混物難以形成分子水平的均相

體系，不增容時(shí)性能差，難以滿足工程應(yīng)用要求。增容劑的應(yīng)用一方面可以很好的改善界面作用，優(yōu)化共混物的性能，另一方面在工程上易于實(shí)施混合，是一種解決不相容聚合物體系的相形態(tài)穩(wěn)定性和界面薄弱問(wèn)題的有效途徑，使創(chuàng)制一系列性能卓越的聚合物共混物成為現(xiàn)實(shí)，能大大拓寬聚合物材料的應(yīng)用領(lǐng)域和范圍。小結(jié)當(dāng)前第8頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)增容劑在共混物制備中的作用降低界面張力，促進(jìn)分散度提高；提高相形態(tài)的穩(wěn)定性；改善組分間的界面粘結(jié)，提高共混物的力學(xué)性能。

偶聯(lián)劑偶聯(lián)劑（coupleagent）：一般為一類(lèi)有機(jī)物質(zhì)，它們化學(xué)反應(yīng)固定于無(wú)機(jī)物（填充）表面，形成覆蓋，用它處理過(guò)的無(wú)機(jī)物具有親有機(jī)物的性質(zhì)，從而增強(qiáng)了兩種材料之間的結(jié)合。概念當(dāng)前第9頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)當(dāng)前第10頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)聚合物共混物增容劑的分類(lèi)（1）§

5.3增容劑的分類(lèi)增容劑高分子型低分子型（均為反應(yīng)型）非反應(yīng)型反應(yīng)型（羧酸型、酸酐型、環(huán)氧型等）無(wú)規(guī)共聚物均聚物接枝共聚物嵌段共聚物當(dāng)前第11頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)聚合物共混物增容劑的分類(lèi)（2）高分子增容劑微相分離型均相型無(wú)規(guī)共聚物均聚物接枝共聚物嵌段共聚物反應(yīng)型聚合物當(dāng)前第12頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)微相分離型增容劑A/A-b-B/BA/A-b-C/BA/C-b-D/BA/A-g-B/B當(dāng)前第13頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)均聚物型增容劑當(dāng)前第14頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)反應(yīng)性增容劑當(dāng)前第15頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)當(dāng)前第16頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)均相型增容劑為了增容兩個(gè)不相容聚合物A/B共混體系,所添加的一類(lèi)不含有A、B分子鏈段的但能與兩組分同時(shí)相容的均聚物型增容劑，包括無(wú)規(guī)共聚物、均聚物、官能化聚合物等。微相分離型增容劑為了增容兩個(gè)不相容聚合物A/B共混體系,所添加的含有A或B或A、B分子鏈段的一類(lèi)增容劑，包括嵌段聚合物、接枝聚合物、星型聚合物、梳型聚合物等。概念均相型增容劑與微相分離型增容劑的對(duì)比分析微相分離增容劑在被其增容的兩個(gè)本體聚合物中有形成膠束的趨勢(shì)。均聚物增容劑只能以分子水平分散在兩個(gè)本體相和界面相之中，而且在兩個(gè)本體相中不能形成自身的膠束或微區(qū)。當(dāng)前第17頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)非反應(yīng)性增容劑主要是為了增容，在混合體系中加入的不

與共混物組分發(fā)生反應(yīng)的均聚物和共聚物。反應(yīng)性增容劑在共混組分間發(fā)生化學(xué)反應(yīng),原位生成增容

劑，實(shí)現(xiàn)對(duì)共混物的增容作用。當(dāng)前第18頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)§5.4增容劑的基本問(wèn)題四種機(jī)械共混加料方式P1:連續(xù)相組分;P2:分散相組分;C:增容劑方式步驟1-預(yù)混步驟2-熔融混合(1)P1/P2/CP1/P2/C；(2)P2/CP1-P2/C；(3)P1/CP2-P1/C；(4)無(wú)P1/P2/P3。

§5.4.1增容劑的添加方式當(dāng)前第19頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)舉例說(shuō)明四種機(jī)械共混加料方式：(1)呈片狀的共混組分與粉狀的增容劑先在混合機(jī)中預(yù)混，而后再在雙螺桿擠出機(jī)中共混；(2)先將增容劑與分散相組分在擠出機(jī)中熔融混合，再加入形成連續(xù)相的組分共混；(3)增容劑與連續(xù)相組分預(yù)混合，再加入分散相組分共混；(4)將連續(xù)相組分、分散相組分和增容劑同時(shí)加入擠出機(jī)中，從室溫開(kāi)始慢慢升溫，同時(shí)進(jìn)行機(jī)械共混。

采用上述四種共混方式，對(duì)PS/PS-b-PMMA/PMMA、PS/SEBS/LLDPE及PS/SEP/LLDPE等三個(gè)體系進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)以最后一種方式制備的共混物增容效果最好。(SEBS氫化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物；PS-b-PMMA苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物；SEP苯乙烯-乙丙嵌段共聚物)當(dāng)前第20頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)

增容劑在共混物中的分布

(Φ∞)遠(yuǎn)離界面處嵌段共聚物的濃度界面剩余量當(dāng)前第21頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)dPS-b-PVP二嵌段共聚物在PS/PVP界面剩余量(interfacialexcess)zi*和面鏈密度Σi隨嵌段共聚物在本體中的濃度(Φ∞)變化(178℃；PdPS=391，PPVP=68)?界面剩余量；ο表面剩余量界面剩余量共聚物體積分?jǐn)?shù)當(dāng)前第22頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)PVP-b-dPS-b-PVP三嵌段共聚物在PS/PVP界面剩余量(interfacial

excess)zi*和面鏈密度Σi隨嵌段共聚物在本體中的濃度(Φ∞)變化(178℃，三段聚合度分布為37，434，37)

ο實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；-?-SCMF理論預(yù)測(cè)(χ=0.105)；界面剩余量共聚物體積分?jǐn)?shù)當(dāng)前第23頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)反應(yīng)性增容劑在界面上的分子狀態(tài)的變化A)反應(yīng)性基團(tuán)向界面區(qū)域擴(kuò)散；B)反應(yīng)性基團(tuán)彼此反應(yīng)生成低接枝密度增容劑；C)反應(yīng)性基團(tuán)彼此反應(yīng)生成高接枝密度增容劑當(dāng)前第24頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)小結(jié)一、在A/C-b-D/B體系中，增容劑C-b-D在哪一個(gè)相區(qū)以何種狀態(tài)存在，在排除動(dòng)力學(xué)因素前提下，以共混體系達(dá)到自由能最小的狀態(tài)為最可取狀態(tài)。當(dāng)A與B高度不相容時(shí)，增容劑的分布有三種可能：1)如果C與A及D與B相互之間相容性好，則增容劑主要分布在A/B界面區(qū)域內(nèi)進(jìn)行自組裝；2)如果C與A的相容性很好，而D與B的相容性不好，則一部分增容劑向界面區(qū)域組裝，另外一部分分布在A組分內(nèi)自組裝形成膠束；3)如果D與B的相容性好，而C與A的相容性不好，則一部分增容劑向界面區(qū)域組裝，另外一部分分布在B組分內(nèi)自組裝形成膠束。4)如果A、B部分相容，則除了增容劑的一部分分布在界面區(qū)域內(nèi)，其他部分可能以單分子狀態(tài)分布在A、B相區(qū)內(nèi)。當(dāng)前第25頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)二、兩嵌段共聚物A/A-b-B/B中,A-b-B在A/B共混物中以不同形式存在。1)一部分增容劑分子將以分子狀態(tài)存在于A/B界面區(qū)域；2)一部分增容劑將以分子狀態(tài)分散在A、B本體內(nèi)；3)一部分增容劑將以膠束形式分散在A、B本體內(nèi)。當(dāng)前第26頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)A-b-B二嵌段共聚物在均聚物A中形成球形膠束的結(jié)構(gòu)示意圖§5.4.3膠束結(jié)構(gòu)及其影響因素當(dāng)前第27頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)小結(jié)膠束中核部分幾乎全部由B段組成。核的半徑lB主要取決于B段聚合度(ZCB)。膠束中殼部分的厚度lA主要取決于A段的聚合度ZCA，對(duì)于膠束殼部分，當(dāng)ZHA>>ZCA時(shí)，膠束殼中的A段沒(méi)有伸展；但是，當(dāng)ZHA<ZCA時(shí)，均聚物A分子鏈能滲進(jìn)膠束殼中，使嵌段共聚物中A段受到拉伸。當(dāng)前第28頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)§5.4.4聚合物共混體系增容作用與界面的研究方法

1.共混物的相形態(tài)表征掃描電子顯微鏡(SEM)，透射電子顯微鏡(TEM)，動(dòng)態(tài)力學(xué)粘彈譜，小角X－射線散射(SAXS)。

2.界面張力的測(cè)量(量化指標(biāo))

共混物界面張力降低是增容作用的直接表現(xiàn)。自動(dòng)“懸滴”裝置,首先將增容劑與分散相組分預(yù)混合，通過(guò)一只玻璃毛細(xì)管在另一個(gè)組分的熔體內(nèi)形成上述混合物的液滴。采用錄象裝置定時(shí)跟蹤混合物液滴形狀的變化；經(jīng)過(guò)換算，得到界面張力。

3.界面層厚度的測(cè)量

小角中子散射(SANS)、小角X－射線散射(SAXS)、中子反射技術(shù)和時(shí)間分辨(time-resolved)橢圓率測(cè)定儀。

4.增容劑在界面區(qū)域的分布

第一是ForwardRecoilSpectrometry(FRES)方法；第二是二次離子質(zhì)譜(SIMS)方法；最后一種是非輻射能量轉(zhuǎn)移方法(NRET)。

5.增容劑膠束行為的表征高分辨率TEM

6.直接力學(xué)性能測(cè)試當(dāng)前第29頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)§5.4.5增容劑刷子理論界面區(qū)域的嵌段共聚物分子狀態(tài)“刷子”模型示意圖干刷濕刷干-濕刷當(dāng)前第30頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)小結(jié)Leibler于1988年提出“刷子”概念用于描述自組裝在界面上的A-b-B兩嵌段共聚物的分子構(gòu)象。當(dāng)均聚物分子不能滲透到嵌段共聚物的“刷子”內(nèi)部時(shí)，嵌段共聚物分子處于“干刷”狀態(tài)；當(dāng)均聚物分子滲透到嵌段共聚物的“刷子”內(nèi)部時(shí)，嵌段共聚物分子處于“濕”狀態(tài)。盡管在不相容共混物中加入一定量的嵌段共聚物能降低界面張力，但增容劑分子處于“干刷”狀態(tài)時(shí)共混物的界面強(qiáng)度很小。只有增容劑分子處于“濕刷”狀態(tài)時(shí)，共混物界面才有足夠的強(qiáng)度。當(dāng)前第31頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)§5.4.6增容劑“自洽場(chǎng)”理論Leibler基于“自洽場(chǎng)”理論，研究了A/A-b-B/B共混體系，認(rèn)為二嵌段共聚物A-b-B具有界面活性可分為兩種機(jī)理：一是由于共聚物分子鏈分布于兩相中，使組分A與B有更多的機(jī)會(huì)相互混合；另一個(gè)是嵌段共聚物趨于分布于界面。當(dāng)A、B幾乎相容時(shí)，以前者為主；當(dāng)A、B高度不相容時(shí)，后一種機(jī)理起決定性作用。當(dāng)前第32頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)§

5.5微相分離型增容劑及其增容增容劑分子構(gòu)造對(duì)共混物界面張力(γ)的作用(Φb：增容劑在本體中濃度；計(jì)算所采用的參數(shù)如下：χ=0.1（Flory-Huggins參數(shù)）,N=600(梳狀共聚物的支鏈數(shù)),f=0.5(嵌段A/B的聚合度之比))

當(dāng)前第33頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)小結(jié)(1)上述分子結(jié)構(gòu)的共聚物中以?xún)汕抖喂簿畚顰-b-B的加入所引起的Δγ最大，即其增容效果最好；但多齒的長(zhǎng)鏈?zhǔn)釥罟簿畚锏脑鋈菪Ч榷替湹膬汕抖喂簿畚锖茫?2)梳狀共聚物的齒數(shù)n越多，Δγ越小，共聚物的增容效果也越差。然而，在固定總聚合度和各組分聚合度不變情況下，梳狀共聚物的支鏈數(shù)n減小一半時(shí)，支鏈分子鏈長(zhǎng)度將增加一倍。當(dāng)前第34頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)§

5.5.1嵌段型增容劑影響嵌段型增容劑增容效果的因素

§5.5.1.1嵌段型增容劑分子量的影響§5.5.1.2嵌段型增容劑組成的影響§5.5.1.3共混組分相互作用的影響§5.5.1.4嵌段型增容劑濃度的影響

當(dāng)前第35頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)§5.5.1.1嵌段型增容劑分子量的影響第一種情況

嵌段共聚物分子量及結(jié)構(gòu)確定，本體均聚物分子量變化研究體系A(chǔ)/A-B/B類(lèi)型PS/dPS-b-PVP/PVP(聚乙烯吡咯烷酮)研究目標(biāo)二嵌段共聚物dPS-b-PVP在PS/PVP共混物界面區(qū)域的聚集行為與均聚物PS分子量的關(guān)系體系參數(shù)分子量：ZbPS=391；ZbPVP=68;ZPVP=5120當(dāng)前第36頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)濕刷結(jié)果分析界面剩余量共聚物體積分?jǐn)?shù)當(dāng)前第37頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)小結(jié)對(duì)于A/A-b-B/B這類(lèi)沒(méi)有特殊相互作用的共混增容體系，增容劑中某一段與相容組分的分子量相對(duì)大小是決定增容作用好壞的重要參數(shù)，只有嵌段共聚物中各段分子量大于與其相容的均聚物分子量時(shí)，增容劑才能明顯提高共混物的界面相容性。此時(shí)處于界面區(qū)域的增容劑分子鏈段與相應(yīng)本體聚合物分子相互擴(kuò)散，形成“濕刷”結(jié)構(gòu)。弊端：嵌段共聚物分子量增大，其形成膠束的趨勢(shì)增大，即臨界膠束濃度(CMC)減小，從而降低了嵌段共聚物的利用率。當(dāng)前第38頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)第二種情況

本體均聚物分子量及結(jié)構(gòu)確定，嵌段共聚物分子量變化研究體系A(chǔ)/C-D/B類(lèi)型SAN/PMMA-b-PS/PPO研究目標(biāo)二嵌段共聚物PMMA-b-PS分子量對(duì)其在SAN/PPO共混物界面區(qū)域的聚集行為及SAN/PMMA-b-PS/PPO體系性能的影響體系參數(shù)SAN/PPO=75/25；PMMA-b-PS分子量：較小，適中，較大當(dāng)前第39頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)SAN/PMMA-b-PS/PPO共混物中增容劑分子量對(duì)其在界面區(qū)域的分布狀態(tài)和PPO玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)的影響(PPO為黑色分散相)(a)嵌段共聚物分子量較??；(b)嵌段共聚物分子量適中；(c)嵌段共聚物分子量較大。PS-b-PMMAPPO聚苯醚含量當(dāng)前第40頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)小結(jié)在A/C-b-D/B型共混體系中，足夠大的C-b-D分子量以及D和B間良好的相互作用有利于改善體系增容作用；SAN/PMMA-b-PS/PPO體系表面上屬于A/C-b-D/B型共混體系，實(shí)際上PMMA-b-PS與PPO之間的作用類(lèi)似于A/A-b-B/B型共混增容體系，沒(méi)有類(lèi)似氫鍵的特殊相互作用。因此，其分子量的大小對(duì)分散相的結(jié)構(gòu)與性能有較大影響。對(duì)于A/A-b-C/B共混體系，其中嵌段共聚物中C段與組分B產(chǎn)生特殊相互作用而相容。A-b-C在共混物界面區(qū)域的定向排列能力(自組裝)增強(qiáng)，其分子量的大小沒(méi)有明顯影響。

當(dāng)前第41頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)§5.5.1.2嵌段型增容劑組成的影響AA/A-b-B/B體系fA>0.5實(shí)例PS/PS-b-PI/PIBfA=ZAZA+ZB當(dāng)前第42頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)小結(jié)在保持二嵌段共聚物總分子量不變時(shí)，兩段組分體積分?jǐn)?shù)的不同將影響嵌段共聚物對(duì)共混物的增容作用。對(duì)于A/A-b-B/B共混體系，具有最佳增容效果的嵌段共聚物中A段的體積分?jǐn)?shù)fA隨共混物中均聚物A在共混物的重量分?jǐn)?shù)而改變。當(dāng)均聚物A為連續(xù)相，B為分散相時(shí)，A段組分體積分?jǐn)?shù)fA>0.5的共聚物增容效果比f(wàn)A<0.5的共聚物效果好。當(dāng)前第43頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)§5.5.1.3共混組分相互作用的影響以氫鍵相互作用為研究實(shí)例PVP單體PS/PVPPS/PVPhPS/PVBA(聚4-乙烯基苯酚)(聚4-乙烯基苯甲酸)增容劑dPS-b-PVP(聚乙烯2-吡啶)共混物組分與增容劑分子間引入氫鍵相互作用對(duì)增容作用有重要影響當(dāng)前第44頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)§5.5.1.4嵌段型增容劑濃度的影響界面張力(γ)隨增容劑濃度(C)(以分散相為基準(zhǔn))變化的規(guī)律符合下列關(guān)系:K為界面張力隨增容劑濃度變化的系數(shù)；γ和γs分別是增容劑濃度為C和飽和時(shí)的界面張力。當(dāng)增容劑濃度C＝0時(shí)，γ＝γo。將上式積分，并代入邊界條件，得下列方程：方程中γo、γs和K均與共混體系的結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān),當(dāng)增容劑濃度C→∞時(shí)，上述方程變成下列形式：當(dāng)前第45頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)共混物界面張力隨增容劑濃度的變化趨勢(shì)預(yù)測(cè)當(dāng)前第46頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)PS-b-1,2-PB濃度對(duì)PS/1,2-PB界面張力的作用

?實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；-方程擬合曲線當(dāng)前第47頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)共混物界面張力隨增容劑濃度變化“三階段”模型第一階段：γ與C為線性關(guān)系(C：0→C1)

在這一階段，所有的增容劑分子均處于共混物分散相與連續(xù)相的界面區(qū)域中，沒(méi)有膠束形成。

第二階段：γ與C為非線性關(guān)系(C：C1→C2)

在前一階段基礎(chǔ)上，繼續(xù)加入增容劑，增容劑行為將因增容劑結(jié)

構(gòu)不同而異。當(dāng)增容劑為嵌段或接枝共聚物時(shí)，只有一部分繼續(xù)進(jìn)入界

面區(qū)域，其余部分在某一組分內(nèi)形成膠束；第三階段：γ不隨C變化(C>C2)當(dāng)增容劑濃度大于C2時(shí)，所加入增容劑將全部在某一相區(qū)形成膠束。因此，這部分增容劑對(duì)共混物增容作用沒(méi)有貢獻(xiàn)。當(dāng)前第48頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)§

5.5.2接枝型增容劑的增容機(jī)理與嵌段型增容劑相比，影響接枝型增容劑增容效果的因素除增容劑分子量、組成、濃度及共混組分相互作用等幾個(gè)方面外，其接枝結(jié)構(gòu)的影響不容忽視。

§5.5.1.1嵌段型增容劑分子量的影響§5.5.1.2嵌段型增容劑組成的影響§5.5.1.3共混組分相互作用的影響§5.5.1.4嵌段型增容劑濃度的影響

當(dāng)前第49頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)§5.5.2.1增容劑分子結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響分子鏈(最好是主鏈)的一端分布在相界面上時(shí)，增容效果較好。由于接枝共聚物在界面上分布時(shí)的空間位阻上的影響，由化學(xué)鍵連接的支鏈的數(shù)目越多，相應(yīng)的接枝共聚物的增容效果也越差。在每個(gè)接枝共聚物分子的主鏈上有一至兩根支鏈時(shí)，共聚物具有最好的增容效果，如PEA/PEA-g-PS/PS(PEA：聚丙烯酸乙酯)共混體系。增容劑的支鏈(或主干接枝點(diǎn)間的鏈段)長(zhǎng)度小于某一臨界長(zhǎng)度時(shí)，

體系的強(qiáng)度不會(huì)有大的提高當(dāng)前第50頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)小結(jié)接枝共聚物的增容效果與支鏈長(zhǎng)度和接枝密度相關(guān)，接枝共聚物A-g-B中的支鏈B與均聚物B的相容性與其分子量比有關(guān)。均聚物B分子量／支鏈B分子量＜1時(shí)，完全相容。

接枝共聚物A-g-B的主鏈A與均聚物A的相容性與支

鏈密度密切相關(guān)。對(duì)于高支鏈密度的A-g-B，兩支鏈

結(jié)點(diǎn)之間A鏈段極短，由于構(gòu)象的限制，即使均聚物A

的分子量遠(yuǎn)小于兩支鏈結(jié)點(diǎn)之間A鏈段的分子量，也不

可能相容．所以用作增容劑的接枝共聚物，其支鏈以長(zhǎng)且

密度不高為宜。當(dāng)前第51頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)§5.5.2.2共混物組分與增容劑的相互作用的影響PPO/PMMAPS/PEOPS/PMMAPS-g-PEO接枝共聚物中支鏈及主鏈與相應(yīng)共混組分的相互作用有益于增容。例1例2PS-g-PMMAPS-g-PMAAPS/PEOLLDPE/LLDPE-g-PMMA/PVF2

例3部分相容當(dāng)前第52頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)——C——C——HHFFn+-+-+-PVF2PMMA——C——C——O——HHHHnPEOPMMA鏈段與PVF2，PEO鏈段部分互容示意圖丙烯酸乙酯/甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸氯化三甲胺基乙酯（1/2/0.2）,Tg：55℃當(dāng)前第53頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)§

5.5.3微相分離型增容劑小結(jié)1、嵌段A或B（或接枝共聚物的主鏈A或支鏈B）應(yīng)與兩相PA或PB具有良好相容性2、一般而言，嵌段共聚物（A-B）的增容效果優(yōu)于相同成分的接枝共聚物，即A-b-B優(yōu)于A-g-B），這主要是由于接枝聚合物大多數(shù)由較長(zhǎng)的主鏈和較短的支鏈構(gòu)成，支鏈的運(yùn)動(dòng)受到主鏈的妨礙所致。3、二嵌段共聚物（A-B）型的增容效果優(yōu)于相應(yīng)的三嵌段共聚物（A-B-A型或B-A-B型），這主要是三嵌段共聚物的中間嵌段在大分子鏈上有兩個(gè)結(jié)點(diǎn)處于界面處，鏈的構(gòu)想受到很大的限制，因而影響到與PA或PA的相容性。四嵌段共聚物與均聚物的相容性更差。4、嵌段共聚物中各嵌段的分子量與PA和PB分子量的匹配對(duì)其增容效果有顯著影響。一般而言，作為PA,PB共混體系增容劑使用的A-B嵌段共聚物，其嵌段聚合度要比相應(yīng)的PA或PB的聚合度大，才能達(dá)到較好的增容效果。當(dāng)前第54頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)5、從聚合共混物的性能需求以及生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性考慮，在滿足預(yù)定增容效果前提下，增容劑的用量應(yīng)盡可能的低，其最低用量以飽和相界面為準(zhǔn)。

W＝3φAM/aRN

φA－體積分?jǐn)?shù)；M－增容劑A－b－B共聚物的分子量；a－定位于界面處的大分子截面積；R－分散相球形半徑；N－阿佛加得羅常數(shù)6、增容關(guān)聯(lián)規(guī)律PAPDPCPBA-b-BA-g-B當(dāng)前第55頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)§

5.6均相型增容劑的增容作用

均相型無(wú)規(guī)共聚物均聚物反應(yīng)性聚合物§

5.6.1均聚物型增容劑§

5.6.2無(wú)規(guī)共聚物型增容劑§

5.6.3反應(yīng)性型增容劑當(dāng)前第56頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)§

5.6.1均聚物型增容劑

當(dāng)前第57頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)——C——C——HHFFn+-+-+-PVF2PMMA/PEMAPMMA/PVF2/PEMA體系增容當(dāng)前第58頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)PMMASMA/PMMA/SAN體系增容——CH2——CH——n——CH——CH——mO=CC=OOSMA——CH2——CH——n——CH2——CH——mCCHSAN當(dāng)前第59頁(yè)\共有71頁(yè)\編于星期二\5點(diǎn)PMMAPVF2/PMMA/SAN體系增容——CH2——CH——n——CH2——CH——mCCHSAN——C——C——HHFF