第七章高分子合金ppt课件.ppt

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1、Polymer Alloy 第七章第七章 高分子合金概论高分子合金概论我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物1. 分子合金的概念分子合金的概念 传统合金：传统合金： 合金是指金属合金，即在一种金属元合金是指金属合金，即在一种金属元素基础上素基础上,加入其他元素加入其他元素,组成具有金属组成具有金属特性的新材料；是由两种或两种以上金特性的新材料；是由两种或两种以上金属元素属元素,或金属元素与非金属元素或金属元素与非金属元素,一般一般通过熔炼而结合在一起并形成具有金属通过熔炼而结合在一起并形成具有金属

2、特性的物质。例如黄铜是以铜为基础的特性的物质。例如黄铜是以铜为基础的铜锌合金，钢铁是以铁为基础的铁碳合铜锌合金，钢铁是以铁为基础的铁碳合金。金。 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 分子合金分子合金： 随科学的发展，后来提出了分子合金的概随科学的发展，后来提出了分子合金的概念。分子合金一般指分子中含两种金属以上的念。分子合金一般指分子中含两种金属以上的低分子物质低分子物质, ,以及不同金属或其化合物与酸碱以及不同金属或其化合物与酸碱盐类经中和置换及络合与互溶而成的化合物、盐类经中和置换及络合与

3、互溶而成的化合物、络合物或复合物以及其混合物。络合物或复合物以及其混合物。 广义地说广义地说, ,如果将钢认为铁碳合金如果将钢认为铁碳合金, ,则含则含一元金属的酸、碱、盐等低分子化合物一元金属的酸、碱、盐等低分子化合物, ,也可也可认为分子合金。认为分子合金。 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物高分子合金高分子合金: 多组分聚合物，是由两种或两种以多组分聚合物，是由两种或两种以上高分子材料构成的复合体系树脂上高分子材料构成的复合体系树脂树脂树脂, 树脂树脂少量橡胶少量橡胶, 树脂树脂热塑性热

4、塑性弹性体弹性体,在熔融状态下在熔融状态下,经过共混经过共混,由于由于机械剪切力作用机械剪切力作用,使部分高聚物断链使部分高聚物断链,再再接枝或嵌段接枝或嵌段,亦或基团与链段交换，从而亦或基团与链段交换，从而形成聚合物形成聚合物聚合物之间的复合新材料聚合物之间的复合新材料我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物高分子合金的制备方法高分子合金的制备方法 (1)物理共混物理共混：机械共混机械共混,溶液浇铸共混，乳液共混溶液浇铸共混，乳液共混 (2)化学共混化学共混：接枝共聚，嵌段共聚接枝共聚，嵌段共聚聚

5、合物共混物聚合物共混物嵌段共聚物嵌段共聚物接枝共聚物接枝共聚物e.g.PP+SBS, SBS, HIPSABSe.g.e.g.我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物非均相共混高聚物的织态结构非均相共混高聚物的织态结构 分子水平上的互混相容分子水平上的互混相容均相体系均相体系 聚集态结构聚集态结构 二个组分各自成相二个组分各自成相非均相体系非均相体系 高分子的相容性高分子的相容性 体系相容应有：体系相容应有：F = H - TS 0 高分子高分子/高分子混合过程吸热高分子混合过程吸热H0 混合过程的

6、混合过程的S 0但数值很小但数值很小 结论结论：通常高分子：通常高分子/高分子混合体系是不相容的高分子混合体系是不相容的我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物非均相共混高聚物的织态结构非均相共混高聚物的织态结构 完全不相容 宏观上相分离 非均相体系非均相体系 不完全相容不完全相容 宏观上均相宏观上均相 微观上相分离微观上相分离 具有实用意义具有实用意义 高分子合金材料高分子合金材料我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表

7、里边有一个活的生物非均相共混高聚物的织态结构非均相共混高聚物的织态结构 织态结构: 更高層次的一类结构描述不同组分的组成与构成 典型的织态结构模型 组分A增加,组分B减少我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物非均相共混高聚物的织态结构非均相共混高聚物的织态结构两相织态结构两相织态结构-海岛结构：海岛结构： 绝大多数高分子之间的混合物不能达到分绝大多数高分子之间的混合物不能达到分子水平的混合，也就是说不是均相混合物，而子水平的混合，也就是说不是均相混合物，而是非均相混合物，俗称是非均相混合物，俗称“

8、两相结构两相结构”或或“海岛海岛结构结构特点特点：在宏观上不发生相分离，但微观上观察：在宏观上不发生相分离，但微观上观察到相分离结构。到相分离结构。e.p:用用5顺丁橡胶的顺丁橡胶的PS溶液在搅拌下聚溶液在搅拌下聚 合而成的高抗冲聚苯乙烯合而成的高抗冲聚苯乙烯 HIPS 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物HIPS的海岛结构的海岛结构 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物共混高聚物的四种类型共混高

9、聚物的四种类型1 分散相软（橡胶）分散相软（橡胶）-连续相硬（塑料）连续相硬（塑料） 例如：橡胶增强塑料（例如：橡胶增强塑料（ABS、HIPS）2 分散相硬分散相硬-连续相软连续相软 例如：热塑性弹性体（例如：热塑性弹性体（SBS）3 分散相软分散相软-连续相软连续相软 例如：天然橡胶与合成橡胶共混例如：天然橡胶与合成橡胶共混4 分散相硬分散相硬-连续相硬连续相硬 例如：例如：PE改性改性PC我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物共混高聚物主要应用及性能特点 分散相软(橡胶) / 连续相硬(塑料)

10、 E.P: 橡胶增韧塑料橡胶增韧塑料 :高抗冲聚苯乙烯高抗冲聚苯乙烯 HIPS(丁二烯改性苯乙烯丁二烯改性苯乙烯) 性能特点性能特点:大幅度提高韧性的大幅度提高韧性的 同时较小影响同时较小影响PS的的 Tg较少降低材料的较少降低材料的 强度和模量强度和模量 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物HIPS的应用我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物共混高聚物主要应用及性能特点 分散相硬 (塑料) / 连

11、续相软 (橡胶) E.P：热塑弹性体热塑弹性体SBS 苯乙烯苯乙烯-丁二烯丁二烯-苯乙烯苯乙烯 性能特点性能特点: 使用时为聚丁二烯的性能使用时为聚丁二烯的性能 加工时具有塑料的可塑性加工时具有塑料的可塑性我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物SBS应用我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物共混高聚物主要应用及性能特点 分散相软 (橡胶) / 连续相软 (橡胶) E.P：橡胶改性橡胶橡胶改性橡胶, 天

12、然橡胶改性合成橡胶天然橡胶改性合成橡胶 性能特点性能特点：将天然橡胶与顺丁将天然橡胶与顺丁 橡胶共混可降低成本、改善加橡胶共混可降低成本、改善加 工性能及产品的耐磨性和抗挠性。工性能及产品的耐磨性和抗挠性。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物改性橡胶的应用改性橡胶的应用我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物共混高聚物主要应用及性能特点 分散相硬 (塑料) / 连续相硬 (塑料) E.P：软软(硬硬)

13、塑料改性硬塑料改性硬(软软)塑料塑料 聚乙烯改性聚碳酸酯聚乙烯改性聚碳酸酯 性能特点性能特点： 聚碳酸酯中加入少量聚乙烯，既改善其聚碳酸酯中加入少量聚乙烯，既改善其 加工性能，又显著提高其抗冲击强度。加工性能，又显著提高其抗冲击强度。 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物改性塑料的用途改性塑料的用途我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物高分子合金特点分析高分子合金特点分析我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和

14、恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 绝大多数金属合金都是互容的均相体系绝大多数金属合金都是互容的均相体系 大多数高分子合金都是互不相容的非均大多数高分子合金都是互不相容的非均相体系，而组分的相容性从根本上制约相体系，而组分的相容性从根本上制约着合金的形态结构，是决定材料性能的着合金的形态结构，是决定材料性能的关键。关键。 图图1为完全相容、部分相容及不相容为完全相容、部分相容及不相容共混体系的性能与组成的关系。共混体系的性能与组成的关系。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我

15、也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 图图2为不同混合比的共混体系分散相为不同混合比的共混体系分散相粒径与冲击强度的关系粒径与冲击强度的关系。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 分散相粒径越小，共混物抗冲击强度越分散相粒径越小，共混物抗冲击强度越大；大； 相容性越好，共混物力性能越优良。因相容性越好，共混物力性能越优良。因此，此， 改善共混物组

16、分间的相容性，进而进行改善共混物组分间的相容性，进而进行相态设计和控制，是获得有实用价值的相态设计和控制，是获得有实用价值的高性能高分子合金材料的一个重要课题。高性能高分子合金材料的一个重要课题。 反应性共混体系就是解决相容性问题的反应性共混体系就是解决相容性问题的一个重要方法。一个重要方法。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物反应性共混体系概念及具体分类反应性共混体系概念及具体分类 反应性共混体系是指在不相容或相容性较差的共混体反应性共混体系是指在不相容或相容性较差的共混体系中加入（或就地形成

17、）反应性聚合物，在混合过程系中加入（或就地形成）反应性聚合物，在混合过程中（例如挤出过程）与共混聚合物的官能团之间在相中（例如挤出过程）与共混聚合物的官能团之间在相界面上发生反应，使体系相容性得到改善，起到增容界面上发生反应，使体系相容性得到改善，起到增容剂的作用。剂的作用。 按其反应形式可分为三类按其反应形式可分为三类: (1)利用带官能团的组分在熔融共混时就地形成接枝共利用带官能团的组分在熔融共混时就地形成接枝共聚物或嵌段共聚物聚物或嵌段共聚物; (2)加入至少能与其中一种共混组分起反应的聚合物加入至少能与其中一种共混组分起反应的聚合物,通过共价键或离子键起增容的作用通过共价键或离子键起增

18、容的作用; (3)加入低分子组分起催化作用加入低分子组分起催化作用,使共混物的形成与交使共混物的形成与交联反应同时进行。下面分类别讨论各种不同反应性共联反应同时进行。下面分类别讨论各种不同反应性共混体系的组成与性质混体系的组成与性质 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物(1)(1) 利用官能团反应的反应性共混体系利用官能团反应的反应性共混体系 这一体系主要是利用含反应性官能团的聚合物之间的相互作用来起到增容的作用。 可反应性聚合物所带官能团多为酸酐基团、羧基或羧酸衍生物基团、胺基、羟基、环氧基、

19、唑啉等基团。常见反应如表1所示：我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（2） 利用共价键或离子键增容的反应性利用共价键或离子键增容的反应性共混体系共混体系 向聚合物中引入能够产生离子相互作用向聚合物中引入能够产生离子相互作用的基团的基团(如离子键、酸碱相互作用及氢键如离子键、酸碱相互作用及氢键作用等作用等)或共价键或共价键,也可以达到增容的目也可以达到增容的目的。的。 例如例如,聚合物中所含的吡啶或叔胺等聚合物中所含的吡啶或叔胺等基团可以与磺酸、羟酸以及离聚物形成基团可以与磺酸、羟酸以及离聚物形成

20、离子键离子键,从而改善高分子合金的相容性。从而改善高分子合金的相容性。 例如，在例如，在6/共混体系中引共混体系中引入了含羧盐的乙烯入了含羧盐的乙烯-丙烯酸酯共聚物。由丙烯酸酯共聚物。由于体系内反应形成离子键于体系内反应形成离子键,最终取得了理最终取得了理想的增容效果。想的增容效果。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（3） 加入低分子组分起催化作用的反应加入低分子组分起催化作用的反应性共混体系性共混体系 向共混体系中添加某些起催化作用的向共混体系中添加某些起催化作用的低分子化合物低分子化合物,

21、由于其能使共混组分在熔由于其能使共混组分在熔融共混过程中形成共聚物或产生交联融共混过程中形成共聚物或产生交联,因因而增加了体系的相容性。而增加了体系的相容性。 例如例如,在在/共混体系中添加反共混体系中添加反应性的过氧化二异丙苯应性的过氧化二异丙苯()、三聚异、三聚异氰脲酸三烯丙酯氰脲酸三烯丙酯()、硬脂酸、硬脂酸()等作催化剂等作催化剂,取得了较好的增容效果。取得了较好的增容效果。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 高分子合金从最初以增韧为主要目的，到现在高分子合金从最初以增韧为主要目的，到

22、现在涉及到聚合物性能的各个方面，已有半个多世涉及到聚合物性能的各个方面，已有半个多世纪的发展历史。纪的发展历史。 目前，就高分子合金技术的应用范围而言，几目前，就高分子合金技术的应用范围而言，几乎渗透到所有的材料应用领域。从其发展趋势乎渗透到所有的材料应用领域。从其发展趋势来看，还需要从技术上进一步探求高效的共混来看，还需要从技术上进一步探求高效的共混手段，开发新的相容剂品种。手段，开发新的相容剂品种。高分子合金反应增容的发展高分子合金反应增容的发展我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 而反应性

23、增容技术作为高分子合金开发的一个而反应性增容技术作为高分子合金开发的一个关键技术，是改善高分子合金的相容性，增强关键技术，是改善高分子合金的相容性，增强相界面粘结力的有效途径之一。与非反应性增相界面粘结力的有效途径之一。与非反应性增容剂相比，反应性增容剂具有用量少，成本低容剂相比，反应性增容剂具有用量少，成本低以及增容效果好等优点。以及增容效果好等优点。 随着高分子合金向高性能、多功能、多元化方随着高分子合金向高性能、多功能、多元化方向发展，该技术具有较好的应用前景。向发展，该技术具有较好的应用前景。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物Thank you !