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1、聚合物改性-章第1页，此课件共32页哦第四章聚合物合金的相态结构4.1相态结构的类型（双组分体系）1.单相连续结构（海岛结构）单相连续结构（海岛结构）一种组分或一相是连续相（基体），另外的组分以分散相（微区）形式分布于基体中，似海洋中分散的小岛，俗称海岛结构。连续相：决定材料的基本性能，如模量、强度、弹性等。分散相：对材料的冲击韧性、气体扩散性、光学性能，传热性能等有较大影响。第2页，此课件共32页哦从分散相结构特征来看，可分为以下三种情况：从分散相结构特征来看，可分为以下三种情况：分散相形状、大小不规则。分散相形状、大小不规则。常为热机械共混物。常为热机械共混物。微区形状不规则、分布不匀。例
2、：采用机械共混法制备的抗冲击PS/橡胶共混物，分散相形状不规则。第3页，此课件共32页哦 分散相呈球粒形状、均匀分布分散相呈球粒形状、均匀分布常为嵌段共聚物。常为嵌段共聚物。例：SBS当PB为70-80%，而PS为20%-30%时，PS以球粒分散在PB基体中。第4页，此课件共32页哦分散相呈胞状结构、蜂窝状结构。分散相呈胞状结构、蜂窝状结构。常为接枝共聚物。常为接枝共聚物。如HIPS呈如下的蜂窝状结构第5页，此课件共32页哦2.两相连续结构（海海结构）两相连续结构（海海结构）A、B分相，但两相又是连续分相，但两相又是连续的，的，主要存在于主要存在于IPN体系中，体系中，A，B两种聚合物都是交联
3、网络，微区尺寸较小，小的可达10nm,分布均匀。第6页，此课件共32页哦3.两相交错层状结构两相交错层状结构 嵌段聚合物两组分含量相嵌段聚合物两组分含量相近时易形成。近时易形成。如：SBS:S/B=40/60这种结构的特点是：没有贯穿整个试样的连续相，而是形成两相交错的层状结构，难以区分连续相和分散相。第7页，此课件共32页哦4.含有结晶组分的相态结构（含有结晶组分的相态结构（相态结构较复杂）相态结构较复杂）第8页，此课件共32页哦第9页，此课件共32页哦4.2影响相态结构的因素讨论：n共混物组分处于连续相或分散相受哪些因素影响？n分散相微区的结构受哪些因素影响？第10页，此课件共32页哦1.
4、影响相连续性的因素组分比理论推导有：（以弹性小球为模型）某组分74%连续相26%分散相26%76%之间有不确定性熔体黏度基本规律：黏度低的一相倾向于连续相，黏度高的一相倾向于分散相，即“软包硬”。第11页，此课件共32页哦黏度与配比的综合影响第12页，此课件共32页哦内聚能密度内聚能密度（）分子间作用力大小的度量，一般大的组分共混中不易分散，易作分散相。聚合工艺对于本体或溶液接枝共聚体系，一般首先合成的聚合物倾向于形成连续性程度大的相。如少量PB接枝S，静态反应中间成品中，尽管PS的量大于PB，但PB为连续相，PS为分散相。（PB/St在后阶段，发生相反转，进一步形成蜂窝状结构）。第13页，此
5、课件共32页哦2.影响微区形态、尺寸的因素制备方法的影响机械共混：常不规则；共聚共混：常为球形。相容性的影响相容性越好，越易分散，两相间的过渡区越宽，界面越模糊，分散相微区尺寸越小。分子量的影响分子量下降，有利于相容。第14页，此课件共32页哦黏度=2/1黏度相差越大，分散相粒径越大，越接近、粒径越小。所以，良好分散效果的基本条件-两相熔体黏度相差不易悬殊工艺条件的影响一般T(时间）提高，混练时间提高有利减小粒径，但不易过高，过长。k=剪切应力分散相粒径/界面张力第15页，此课件共32页哦作业：聚合物改性书：P451、3、9第16页，此课件共32页哦4.3界面层的结构和特性在不相容的PA-PB
6、共混体系中除两种聚合物各自的相区外，在两相之间还存在相界面。即存在3种区域结构：A相、B相及界面层。相界面：指两相（或多相）共混体系相与相之间的界面。界面层的组成、结构与独立的相区不同，对聚合界面层的组成、结构与独立的相区不同，对聚合物共混物的性能，特别是力学性能有重要影响。物共混物的性能，特别是力学性能有重要影响。第17页，此课件共32页哦1.相界面的形态界面层内两相的分子链共存，在这里互相扩散、渗透，形成相间过渡区。第18页，此课件共32页哦界面层的宽度即两种大分子链段在界面相互扩散的程度。取决于两种聚合物的n溶度参数相近易扩散，界面层宽；n界面张力相近，界面张力小，利于相互润湿和扩散n分
7、子量分子量相近，相互扩散，分子量差别大，单向扩散倾向大n共混工艺剪切强度，速度提高能减小微区尺寸，进而增大界面宽度等。温度也有促进作用第19页，此课件共32页哦界面宽度：界=界面层体积/试样总体积完全相容体系界=1，完全不相容体系界=0，相容越好，界面越弥散，界越大。对于机械共混体系，微区尺寸为1m时，界=0.2左右界面层组成界面层的组成与独立的相不同第20页，此课件共32页哦n两种分子链分布不均匀，从相区到界面有浓度梯度n分子链较各自相区排列松散n界面层易聚集表面活性剂及低分子量物质第21页，此课件共32页哦共混体系中，两相界面分的清，相间作用力弱，体系的力学强度不好。因而改善界面状况，形成
8、一定宽度的界面层是至关重要的。对于一般机械共混的情况：n选混溶性好、分子量分布宽（含低分子量物）表面张力较小的聚合物共混。n采用增容技术添加接枝共聚物、嵌段共聚物等，降低两相之间界面能、促进相的分散、强化相间粘结。n增大剪切应力、剪切速率，进而提高两相间相互分散的程度，减小微区尺寸。第22页，此课件共32页哦2.相界面的效应力的传递效应连续相的外力通过相界面传给分散相，分散相受力变形后，又通过界面将力传给连续相。光学效应制备特殊光学效果的材料。如PS/PMMA共混，制具有珍珠光泽的材料。诱导效应诱导结晶，避免形成较大的球晶。第23页，此课件共32页哦3.界面自由能与共混过程的动态平衡P36破碎
9、和凝聚动态平衡两熔体界面能相近就易于形成相互浸润的情况，利于扩散。第24页，此课件共32页哦4.4形态结构的研究方法1.光学显微镜法聚合物共混体系中，分散相尺寸大于1m时，利用光学显微镜可直接观察到微区的形态结构和尺寸大小。折射率差较大时（大于0.01），可看到图像的明暗不同。相差显微镜:折射率差在0.004也可产生反差，看到图像。偏光显微镜：对于有结晶成分的，可观察含有结晶晶区的形态，对于取向程度相差较大的，也可观察其形态。第25页，此课件共32页哦2.电子显微镜法电子束代替光线，放大倍数大、分辨率高。可以观察纳米尺寸的微区。分为透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）对于TEM，
10、样品制样技术是关键。n超薄切片法对于软质的需用包埋或冷冻技术来切片，并对其中一种聚合物进行染色（OeO4对含不饱和键的聚合物，可以起到染色和交联固化两个作用)提高图像的反差。第26页，此课件共32页哦透射电子显微镜（透射电子显微镜（TEM）仪器型号仪器型号：2100F 生产厂家生产厂家：日本电子：日本电子第27页，此课件共32页哦n溶液成膜法嵌段共聚物常用该法。需用高纯易挥发的溶剂。n复型法间接方法，将原样品表面形态精细地复制下来，又不能显露复型材料本身的细微结构，较复杂。对于SEM，如摄像一样逐点扫描并用间接方法来获得被测样品的放大像。制样较简单（也可冷冻脆断）。表面喷金以形成导电膜来观察。
11、第28页，此课件共32页哦扫描电子显微镜扫描电子显微镜能谱仪能谱仪（SEMEDS）仪器型号：仪器型号：SEM：JSM5600LV；EDS：IE 300 X第29页，此课件共32页哦3.原子力显微镜（AFM）是一种可对物质的表面形貌、表面微结构等信息进行综合测量和分析的第三代显微镜。特点：具有分辨率高、工作环境要求低、待测样品要求低、成像载体种类多及制样简单、不需要重金属投影等特点。近年来，在纳米材料及聚合物表面几何形貌的三维观测领域得到很大发展。第30页，此课件共32页哦原子力显微镜原子力显微镜(AFM)ZLID-200型包含扫描隧道显微镜和原子力显微镜，可测量表面形貌、粗糙度等。最大可以放置直径200mm的大样品AFM图片（CaN）第31页，此课件共32页哦作业：1、什么是相界面？有何效应？1232.界面层的宽度取决于什么因素？1234第32页，此课件共32页哦