级高分子物理高分子的多组分体系.pptx

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1、2023/3/281高分子共混物，也称为高分子共混物，也称为“高分子合金高分子合金”。高分子合金包括共混高聚物和相互贯穿聚合物网络高分子合金包括共混高聚物和相互贯穿聚合物网络(IPN)(IPN)，广义上包括嵌段，广义上包括嵌段和接枝共聚物。和接枝共聚物。4.1 高分子共混物的相容性 第1页/共23页2023/3/282从广义上说，从广义上说，高分子共混物也是一种浓溶液。要使高分子共混物达到热力学高分子共混物也是一种浓溶液。要使高分子共混物达到热力学上的完全相容，其混合自由能上的完全相容，其混合自由能 F FM M 000绝大多数共混物都不能达到分子水平或链段水平的互容。绝大多数共混物都不能达到

2、分子水平或链段水平的互容。4.1 高分子共混物的相容性 第3页/共23页高临界共溶温度高临界共溶温度一相一相两相两相一相一相两相两相两相两相一相一相4.1 高分子共混物的相容性 第4页/共23页2023/3/285FloryFlory的晶格理论的晶格理论令令体系的总体积体系的总体积4.1 高分子共混物的相容性 第5页/共23页6当当T T1 1T Tbnbn （分相温（分相温度）时，度）时，F FMM 值在任何组成值在任何组成下均小于零，下均小于零，两种聚合物可以任两种聚合物可以任何比例互容。何比例互容。ab4.1 高分子共混物的相容性 第6页/共23页2023/3/287当TspT2Tbn时

3、，曲线出现两个极值和两个拐点。Tsp为亚稳极限温度为亚稳极限温度ab用用和和表示存在一条表示存在一条唯一的共切线在自由能上同唯一的共切线在自由能上同时产生的两个共切点，尽管时产生的两个共切点，尽管在整个组成范围内在整个组成范围内FM 都小都小于零，但两种聚合物不是在于零，但两种聚合物不是在任何比例下都可互容。任何比例下都可互容。4.1 高分子共混物的相容性 第7页/共23页8在T3 Tsp时，FM均大于零，两种聚合物只有在很窄的浓度范围（3,3）才能互容。ab4.1 高分子共混物的相容性 第8页/共23页2023/3/2894.1 高分子共混物的相容性 第9页/共23页2023/3/28104

4、.1 高分子共混物的相容性 第10页/共23页2023/3/2811假定假定xA=xB=x,则则c=2/x,聚合物的聚合物的x很大，故很大，故c是一个很小的数字。是一个很小的数字。只有在只有在Tg和分解温度和分解温度Td之间之间才具有液体可流动的性质，很难使才具有液体可流动的性质，很难使小于小于c。两种聚合物之间，两种聚合物之间，没有特殊相互作用而能完全互容的体互很少。没有特殊相互作用而能完全互容的体互很少。正负电荷侧基或形成氢键，正负电荷侧基或形成氢键，共混能完全互溶。共混能完全互溶。4.1 高分子共混物的相容性 第11页/共23页124.1 高分子共混物的相容性 第12页/共23页2023

5、/3/28134.1 高分子共混物的相容性 第13页/共23页具有相分离的两组份共混型高分子合金体系普遍存在两具有相分离的两组份共混型高分子合金体系普遍存在两相之间的界面层。界面层的结构对合金的性能，特别是相之间的界面层。界面层的结构对合金的性能，特别是力学性能有决定性的影响。力学性能有决定性的影响。从热力学角度分忻，两种链段之间的扩献的推动力是混从热力学角度分忻，两种链段之间的扩献的推动力是混合熵即够段的热运动，最终扩散的程度主要取决于两种合熵即够段的热运动，最终扩散的程度主要取决于两种聚合物热力学相容性。扩散的结果使两种聚合物在界面聚合物热力学相容性。扩散的结果使两种聚合物在界面两边产生明

6、显的浓度梯度。由相界面及相界面两边具有两边产生明显的浓度梯度。由相界面及相界面两边具有明显的浓度区域构成了两相之间的界面层。明显的浓度区域构成了两相之间的界面层。4.1 高分子共混物的相容性 第14页/共23页2023/3/2815高分子混合物的分散程度高分子混合物的分散程度决定于组分间的相容决定于组分间的相容性。性。相容性太差时，宏观相分离相容性太差时，宏观相分离,出现分层现象，两出现分层现象，两相界面的黏结力也差，很少有实用的价值。相界面的黏结力也差，很少有实用的价值。两种高分子的相容愈好两种高分子的相容愈好，则混合得愈好，得到，则混合得愈好，得到的材料两相分散得愈小，愈均匀。的材料两相分

7、散得愈小，愈均匀。但完全相容的高分子共混体系但完全相容的高分子共混体系，应用价值并不，应用价值并不大。大。深入研究高分子的相容性，深入研究高分子的相容性，能更好地掌握成型能更好地掌握成型条件及聚集态与性能的关系。条件及聚集态与性能的关系。4.1 高分子共混物的相容性 第15页/共23页（1 1）共混法）共混法机械共混：机械共混：即采用双辊炼塑机、双辊挤出机等即采用双辊炼塑机、双辊挤出机等没备将共混组分在熔融状态下进行混合和分散甚没备将共混组分在熔融状态下进行混合和分散甚至伴有化学反应，当冷却下来时，形成了共混体至伴有化学反应，当冷却下来时，形成了共混体系特定的凝聚态结构。系特定的凝聚态结构。溶

8、液共混：溶液共混：先将不同聚合物组分溶干共同的溶先将不同聚合物组分溶干共同的溶剂中、再除去溶剂，即得到聚合物共混物。剂中、再除去溶剂，即得到聚合物共混物。乳液共混：乳液共混：将不同聚合物的乳液均匀混合再沉将不同聚合物的乳液均匀混合再沉析而得到聚合物共混物。析而得到聚合物共混物。2023/3/28164.2 高分子合金的制备方法第16页/共23页(2)(2)互穿聚合物网络互穿聚合物网络(1PN)(1PN)的制备的制备互穿聚合物网络是两种以上交联聚合物相互贯穿互穿聚合物网络是两种以上交联聚合物相互贯穿而形成的交织聚合物网络。而形成的交织聚合物网络。制备制备IPNIPN常用的方法是用含有引发剂和交联

9、剂的常用的方法是用含有引发剂和交联剂的单体单体B B将聚合物将聚合物A A溶胀，再进行聚合，使得到溶胀，再进行聚合，使得到A A和和B B交互贯穿的网络。交互贯穿的网络。2023/3/28174.2 高分子合金的制备方法第17页/共23页（3 3）嵌段共聚物的合成）嵌段共聚物的合成典型的制备方法：典型的制备方法：是通过活性阴离子聚合得到是通过活性阴离子聚合得到ABAB两嵌两嵌段或三嵌段共聚物。段或三嵌段共聚物。典型的代表是热塑性弹性体典型的代表是热塑性弹性体SBSSBS和和SISSIS等。这类共聚物还等。这类共聚物还可以制成多嵌段共聚物。多嵌段共聚物是指一分子中含可以制成多嵌段共聚物。多嵌段共

10、聚物是指一分子中含有较多的嵌段且两种嵌段交替排列的一种共聚物。这类有较多的嵌段且两种嵌段交替排列的一种共聚物。这类共聚物主要有各种聚酯、聚醚、聚酰胺、聚氨酯、聚碳共聚物主要有各种聚酯、聚醚、聚酰胺、聚氨酯、聚碳酸酯、聚硅氧烷等。酸酯、聚硅氧烷等。在多嵌段聚合物中，通常有一嵌段为在多嵌段聚合物中，通常有一嵌段为“硬段硬段”(其玻璃其玻璃化转变温度较高化转变温度较高)，另一嵌段为，另一嵌段为“软段软段”(其其T Tg g较低较低)。184.2 高分子合金的制备方法第18页/共23页 (4)(4)接枝聚合物的制备接枝聚合物的制备基本结构：基本结构：以一种聚合物以一种聚合物A A为主链，连接有若干根另

11、一为主链，连接有若干根另一种聚合物种聚合物B B长链的分技形高分子。长链的分技形高分子。制备过程：制备过程：将聚合物将聚合物A A溶解于单体溶解于单体B B，由引发剂与，由引发剂与A A链作链作用使其产生大分子自内基引发用使其产生大分子自内基引发B B单体生成接技链。由引单体生成接技链。由引发剂引发单体发剂引发单体B B聚合成活性聚合成活性B B大分子自由基也可对大分子自由基也可对A A链产链产生链转移反应，使生链转移反应，使A A链上产生白由基再引发链上产生白由基再引发B B聚合形成聚合形成支化支化B B链。链。HIPs(HIPs(高冲击聚苯乙烯高冲击聚苯乙烯)：聚苯乙烯接枝橡胶就是将顺丁聚

12、苯乙烯接枝橡胶就是将顺丁橡胶溶于苯乙烯单体中，再引发聚合而得。橡胶溶于苯乙烯单体中，再引发聚合而得。194.2 高分子合金的制备方法第19页/共23页2023/3/2820（1）AB型增容剂型增容剂AB型增容剂是效果最好而且最理想的增容剂，型增容剂是效果最好而且最理想的增容剂，是使用是使用A类高分子，通过接枝或嵌段类高分子，通过接枝或嵌段B类单体形类单体形成的。成的。4.3 高分子合金相容性的改善第20页/共23页2023/3/2821（2 2）ACAC型增容剂型增容剂高分子高分子A A与高分子与高分子B B不相容，使用不相容，使用ACAC增容剂。增容剂。高分子高分子A A首先与增容剂首先与增

13、容剂ACAC共混，共混物形成相容的共混，共混物形成相容的界面，相容的界面可与高分子界面，相容的界面可与高分子B B形成化学键合相容模形成化学键合相容模式。式。ACAC类增容剂广泛用于非极性聚合物与极性聚合物类增容剂广泛用于非极性聚合物与极性聚合物的共混体系。的共混体系。A A相接枝的相接枝的C C一般为氢键或不饱和单体；一般为氢键或不饱和单体；具有较强的界面极性。具有较强的界面极性。4.3 高分子合金相容性的改善第21页/共23页2023/3/2822（3）CD型增容剂型增容剂高分子高分子A与高分子与高分子B不相容，也可使用不相容，也可使用CD增容剂。增容剂。高分子高分子A与高分子与高分子B共混，虽然加入的相容剂与共混，虽然加入的相容剂与A、B无无链段一致，相容剂链段一致，相容剂CD中中C可与可与A相容不与相容不与B相容，而相容，而D端的链段可与端的链段可与B相容而与相容而与A不相容，使不相容，使A与与B高分子形高分子形成相互相容的界面相。成相互相容的界面相。4.3 高分子合金相容性的改善第22页/共23页2023/3/2823感谢您的观看！第23页/共23页