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1、关于共混相容形态性能第一页，本课件共有91页聚合物共混物相容性聚合物共混物相容性第二页，本课件共有91页聚合物共混的意义聚合物共混的意义聚合物共混物可以消除和弥补单一聚合物性能上的弱聚合物共混物可以消除和弥补单一聚合物性能上的弱聚合物共混物可以消除和弥补单一聚合物性能上的弱聚合物共混物可以消除和弥补单一聚合物性能上的弱点，取长补短，得到综合性能优良、均衡的理想聚合点，取长补短，得到综合性能优良、均衡的理想聚合点，取长补短，得到综合性能优良、均衡的理想聚合点，取长补短，得到综合性能优良、均衡的理想聚合物材料；物材料；物材料；物材料；使用少量的某一聚合物可以作为另一聚合物的改性剂，改使用少量的某一
2、聚合物可以作为另一聚合物的改性剂，改使用少量的某一聚合物可以作为另一聚合物的改性剂，改使用少量的某一聚合物可以作为另一聚合物的改性剂，改性效果明显；性效果明显；性效果明显；性效果明显；改善聚合物的加工性能；改善聚合物的加工性能；改善聚合物的加工性能；改善聚合物的加工性能；可以制备一系列具有崭新性能的聚合物材料。可以制备一系列具有崭新性能的聚合物材料。可以制备一系列具有崭新性能的聚合物材料。可以制备一系列具有崭新性能的聚合物材料。第三页，本课件共有91页聚合物共混物的研究呈现出在共混过程中对材料的相聚合物共混物的研究呈现出在共混过程中对材料的相态进行控制的趋势，因为决定新材料性能的关键因素态进行
3、控制的趋势，因为决定新材料性能的关键因素是共混物中的形态结构。是共混物中的形态结构。聚合物共混物的形态控制主要由热力学和动力学两方聚合物共混物的形态控制主要由热力学和动力学两方面的因素决定。面的因素决定。作为热力学因素的聚合物共混物中各组分之间的相作为热力学因素的聚合物共混物中各组分之间的相容性是关键因素。容性是关键因素。相容性相容性是聚合物共混体系相行为研究的首要的基本问是聚合物共混体系相行为研究的首要的基本问是聚合物共混体系相行为研究的首要的基本问是聚合物共混体系相行为研究的首要的基本问题，不同聚合物相容性的热力学原因是聚合物物理学者题，不同聚合物相容性的热力学原因是聚合物物理学者题，不同
4、聚合物相容性的热力学原因是聚合物物理学者题，不同聚合物相容性的热力学原因是聚合物物理学者探索的目标之一。探索的目标之一。探索的目标之一。探索的目标之一。决定聚合物共混物性能的一些重要因素决定聚合物共混物性能的一些重要因素第四页，本课件共有91页衡量聚合物相容性的三种定义衡量聚合物相容性的三种定义（1 1）热力学角度：）热力学角度：指不同聚合物在分子尺度上的指不同聚合物在分子尺度上的混容；混容；（2 2）相结构的大小：）相结构的大小：两种聚合物混合时没有相分两种聚合物混合时没有相分离的明显迹象；离的明显迹象；（3 3）共混物的性能：）共混物的性能：聚合物的共混物具有所希望聚合物的共混物具有所希望
5、的物理性质。的物理性质。第五页，本课件共有91页共混物的相容性共混物的相容性 一一.共混物的相容性共混物的相容性1.1.基本概念基本概念相容性：相容性：指共混物各组分彼此相互容纳，形成宏观均指共混物各组分彼此相互容纳，形成宏观均匀材料的能力。匀材料的能力。按相容程度可以分为：按相容程度可以分为：完全相容，部分相容和不相容。完全相容，部分相容和不相容。相应的聚合物对：相应的聚合物对：完全相容体系，部分相容体系和不相容体系。完全相容体系，部分相容体系和不相容体系。第六页，本课件共有91页聚合物共混物相容性概念区别聚合物共混物相容性概念区别 所谓聚合物之间的所谓聚合物之间的相容性相容性（Miscib
6、ilityMiscibility），从热力学角度），从热力学角度而言，是而言，是指在任何比例混合时，都能形成分子分散的、热力指在任何比例混合时，都能形成分子分散的、热力学稳定的均相体系，即在平衡态下聚合物大分子达到分子水学稳定的均相体系，即在平衡态下聚合物大分子达到分子水平或链段水平的均匀分散。平或链段水平的均匀分散。机械相容性机械相容性（CompatibilityCompatibility），），是指能得到具有良好物是指能得到具有良好物理、机械性能的共混材料时聚合物共混物之间的相容性。理、机械性能的共混材料时聚合物共混物之间的相容性。这时，共混时聚合物各组分间存在一定的相界面亲合力、且这时，
7、共混时聚合物各组分间存在一定的相界面亲合力、且分散较为均匀，分散相粒子尺寸不太大。分散较为均匀，分散相粒子尺寸不太大。第七页，本课件共有91页以以T Tg g表征共混物相容性的示意图表征共混物相容性的示意图相容性的优劣：表现在界面结合的牢固程度；相容性的优劣：表现在界面结合的牢固程度；实施共混的难易；实施共混的难易；共混组分的分散度和均一性。共混组分的分散度和均一性。第八页，本课件共有91页2.2.相容性理论相容性理论（1 1）热力学相容性）热力学相容性 聚合物热力学相容性是指两种高聚物在任何比例时都能形成聚合物热力学相容性是指两种高聚物在任何比例时都能形成稳定的均相体系的能力，即指聚合物在分
8、子尺度上相容，形稳定的均相体系的能力，即指聚合物在分子尺度上相容，形成均匀共混体系。成均匀共混体系。溶解度参数溶解度参数3-13-23-3大分子共混，熵增加很小大分子共混，熵增加很小第九页，本课件共有91页若干聚合物的溶解度参数若干聚合物的溶解度参数 第十页，本课件共有91页预测小分子溶剂对于高聚物的溶解性时，有一定的误差，用预测小分子溶剂对于高聚物的溶解性时，有一定的误差，用于预测大分子之间的相容性，误差更大；于预测大分子之间的相容性，误差更大；只是部分相容性；只是部分相容性；相分离过程缓慢，实际上稳定。相分离过程缓慢，实际上稳定。存在的缺点存在的缺点第十一页，本课件共有91页（2 2）工艺
9、相容性）工艺相容性工艺相容性是工艺相容性是指两种材料共混时的分散难易程度和所得指两种材料共混时的分散难易程度和所得共混物的动力学稳定。共混物的动力学稳定。对于聚合物相容性有两方面的含义：对于聚合物相容性有两方面的含义：可以混合均匀的程度可以混合均匀的程度相混合的聚合物分子间的作用力相混合的聚合物分子间的作用力第十二页，本课件共有91页高分子高分子高分子共混原则高分子共混原则uu极性相匹配原则。极性相匹配原则。极性相匹配原则。极性相匹配原则。与选择溶剂的情形类同，两相高分与选择溶剂的情形类同，两相高分与选择溶剂的情形类同，两相高分与选择溶剂的情形类同，两相高分子材料极性相似，有助于混溶。子材料极
10、性相似，有助于混溶。子材料极性相似，有助于混溶。子材料极性相似，有助于混溶。uu表面张力相近原则表面张力相近原则表面张力相近原则表面张力相近原则，这是一条胶体化学原则。因为表，这是一条胶体化学原则。因为表，这是一条胶体化学原则。因为表，这是一条胶体化学原则。因为表面张力相近，易在两种混合高分子颗粒表面接触处形成面张力相近，易在两种混合高分子颗粒表面接触处形成面张力相近，易在两种混合高分子颗粒表面接触处形成面张力相近，易在两种混合高分子颗粒表面接触处形成较稳定的界面层，从而提高共混稳定性。较稳定的界面层，从而提高共混稳定性。较稳定的界面层，从而提高共混稳定性。较稳定的界面层，从而提高共混稳定性。
11、uu扩散能力相近原则扩散能力相近原则扩散能力相近原则扩散能力相近原则，这是一条分子动力学原则。已知在界，这是一条分子动力学原则。已知在界，这是一条分子动力学原则。已知在界，这是一条分子动力学原则。已知在界面层上两相高分子链段相互渗透，扩散。若扩散能力相近，面层上两相高分子链段相互渗透，扩散。若扩散能力相近，面层上两相高分子链段相互渗透，扩散。若扩散能力相近，面层上两相高分子链段相互渗透，扩散。若扩散能力相近，易形成浓度变化较为对称的界面扩散层，提高材料物理、力易形成浓度变化较为对称的界面扩散层，提高材料物理、力易形成浓度变化较为对称的界面扩散层，提高材料物理、力易形成浓度变化较为对称的界面扩散
12、层，提高材料物理、力学性能。学性能。学性能。学性能。第十三页，本课件共有91页uu等粘度原则，这是一条流变学原则。指两相高分子熔体或溶液等粘度原则，这是一条流变学原则。指两相高分子熔体或溶液等粘度原则，这是一条流变学原则。指两相高分子熔体或溶液等粘度原则，这是一条流变学原则。指两相高分子熔体或溶液粘度接近，易混合均匀混合。若粘度相差较大、易发生粘度接近，易混合均匀混合。若粘度相差较大、易发生粘度接近，易混合均匀混合。若粘度相差较大、易发生粘度接近，易混合均匀混合。若粘度相差较大、易发生“软包硬软包硬软包硬软包硬”，或粒子迁移等流动分级现象，影响共混质量。，或粒子迁移等流动分级现象，影响共混质量
13、。，或粒子迁移等流动分级现象，影响共混质量。，或粒子迁移等流动分级现象，影响共混质量。uu溶解度参数相近原则溶解度参数相近原则溶解度参数相近原则溶解度参数相近原则。这是一条热力学原则。两相高分子共混不。这是一条热力学原则。两相高分子共混不。这是一条热力学原则。两相高分子共混不。这是一条热力学原则。两相高分子共混不同于高分子溶液。两相共混的目的是取长补短，升发新性能，因同于高分子溶液。两相共混的目的是取长补短，升发新性能，因同于高分子溶液。两相共混的目的是取长补短，升发新性能，因同于高分子溶液。两相共混的目的是取长补短，升发新性能，因此并不要求两相一定达到分子级的均匀混合，而希望各相保持各此并不
14、要求两相一定达到分子级的均匀混合，而希望各相保持各此并不要求两相一定达到分子级的均匀混合，而希望各相保持各此并不要求两相一定达到分子级的均匀混合，而希望各相保持各自的特性，一般要求达到微米级的多相结构即可，即所谓自的特性，一般要求达到微米级的多相结构即可，即所谓自的特性，一般要求达到微米级的多相结构即可，即所谓自的特性，一般要求达到微米级的多相结构即可，即所谓“宏观宏观宏观宏观均相，微观非均相均相，微观非均相均相，微观非均相均相，微观非均相”的分相而又不分离的状态。但是，为了混的分相而又不分离的状态。但是，为了混的分相而又不分离的状态。但是，为了混的分相而又不分离的状态。但是，为了混合的稳定性
15、，为了提高力学性能，要求两相颗粒界面之间有一合的稳定性，为了提高力学性能，要求两相颗粒界面之间有一合的稳定性，为了提高力学性能，要求两相颗粒界面之间有一合的稳定性，为了提高力学性能，要求两相颗粒界面之间有一定的微小混溶层。溶解度参数相近有助于稳定混溶层的形成。定的微小混溶层。溶解度参数相近有助于稳定混溶层的形成。定的微小混溶层。溶解度参数相近有助于稳定混溶层的形成。定的微小混溶层。溶解度参数相近有助于稳定混溶层的形成。第十四页，本课件共有91页二二.相容性的测定与研究方法相容性的测定与研究方法1.1.玻璃化温度法玻璃化温度法测定共混物的玻璃化温度，于单一组分进行对比。测定共混物的玻璃化温度，于
16、单一组分进行对比。注意以下几点：注意以下几点：注意以下几点：注意以下几点：（1 1 1 1）两两两两聚聚聚聚合合合合物物物物组组组组分分分分的的的的玻玻玻玻璃璃璃璃化化化化温温温温度度度度相相相相差差差差不不不不到到到到20202020，则则则则各各各各种种种种测测测测定定定定玻玻玻玻璃璃璃璃化化化化温温温温度度度度的的的的方方方方法法法法的的的的分分分分辨辨辨辨本本本本领领领领都都都都很很很很差差差差。例例例例如如如如，DSCDSCDSCDSC检检检检测测测测玻玻玻玻璃璃璃璃化化化化温温温温度度度度差差差差小小小小于于于于30303030的的的的体体体体系就包含了很大的不确定性。系就包含了很
17、大的不确定性。系就包含了很大的不确定性。系就包含了很大的不确定性。（2 2 2 2）若两组分浓度相差太大，以上测试方法对检测微量组分的）若两组分浓度相差太大，以上测试方法对检测微量组分的）若两组分浓度相差太大，以上测试方法对检测微量组分的）若两组分浓度相差太大，以上测试方法对检测微量组分的灵敏度较差。例如，用灵敏度较差。例如，用灵敏度较差。例如，用灵敏度较差。例如，用DSCDSCDSCDSC法测试时，试样量少，信噪比较低，若法测试时，试样量少，信噪比较低，若法测试时，试样量少，信噪比较低，若法测试时，试样量少，信噪比较低，若组分浓度差大，则检测不出少组分的玻璃化温度。组分浓度差大，则检测不出少
18、组分的玻璃化温度。组分浓度差大，则检测不出少组分的玻璃化温度。组分浓度差大，则检测不出少组分的玻璃化温度。第十五页，本课件共有91页 红外光谱法研究聚合物相容性的原理是，红外光谱法研究聚合物相容性的原理是，对于相容的对于相容的聚合物共混体系，由于异种聚合物分子之间有强的相聚合物共混体系，由于异种聚合物分子之间有强的相互作用，其所产生的光谱相对于两聚合物组分的光谱互作用，其所产生的光谱相对于两聚合物组分的光谱谱带产生较大的偏离谱带产生较大的偏离(谱带频率移动及峰形的不对称谱带频率移动及峰形的不对称加宽等加宽等)，由此而表征相容性的大小。，由此而表征相容性的大小。2.2.红外光谱法红外光谱法存在氢
19、键，偏移明显。存在氢键，偏移明显。第十六页，本课件共有91页不足之处：不足之处：不足之处：不足之处：对于完全不相容的共混聚合物体系，表征两聚合物对于完全不相容的共混聚合物体系，表征两聚合物对于完全不相容的共混聚合物体系，表征两聚合物对于完全不相容的共混聚合物体系，表征两聚合物组分的特征吸收谱带能够很好地重现而未发生变化。然而，组分的特征吸收谱带能够很好地重现而未发生变化。然而，组分的特征吸收谱带能够很好地重现而未发生变化。然而，组分的特征吸收谱带能够很好地重现而未发生变化。然而，聚合物之间相容性难以用谱带偏离程度进行定量表征。聚合物之间相容性难以用谱带偏离程度进行定量表征。聚合物之间相容性难以
20、用谱带偏离程度进行定量表征。聚合物之间相容性难以用谱带偏离程度进行定量表征。PVC PVCE EVAVAC0C0共混物，共混物，共混物，共混物，E EVAVAC0C0是乙烯、醋酸乙烯与一是乙烯、醋酸乙烯与一是乙烯、醋酸乙烯与一是乙烯、醋酸乙烯与一氧化碳的三元共聚物，分子结构中含有酯羰基和酮羰基，当与氧化碳的三元共聚物，分子结构中含有酯羰基和酮羰基，当与氧化碳的三元共聚物，分子结构中含有酯羰基和酮羰基，当与氧化碳的三元共聚物，分子结构中含有酯羰基和酮羰基，当与PVCPVC共混后，利用共混后，利用共混后，利用共混后，利用FTIRFTIR考察发现在共混物的考察发现在共混物的考察发现在共混物的考察发现
21、在共混物的FTIRFTIR谱图中，酯羰基谱图中，酯羰基谱图中，酯羰基谱图中，酯羰基和酮羰基的谱带位置均发生了明显位移，据此可知，两聚合物分子之和酮羰基的谱带位置均发生了明显位移，据此可知，两聚合物分子之和酮羰基的谱带位置均发生了明显位移，据此可知，两聚合物分子之和酮羰基的谱带位置均发生了明显位移，据此可知，两聚合物分子之间有强相互作用，呈现较好的相容性。间有强相互作用，呈现较好的相容性。间有强相互作用，呈现较好的相容性。间有强相互作用，呈现较好的相容性。此一结论经动态力学性能、热此一结论经动态力学性能、热此一结论经动态力学性能、热此一结论经动态力学性能、热性能、介电性能的测定得到了证实。性能、
22、介电性能的测定得到了证实。性能、介电性能的测定得到了证实。性能、介电性能的测定得到了证实。第十七页，本课件共有91页3.3.显微镜法显微镜法光学显微镜包括透射光显微镜、反射光显微镜、暗场显微镜、光学显微镜包括透射光显微镜、反射光显微镜、暗场显微镜、偏光显微镜、相差显微镜和干涉显微镜。光学显微镜可以直接偏光显微镜、相差显微镜和干涉显微镜。光学显微镜可以直接观察大块试样，但分辨率受光波衍射的限制，仅能提供微米数观察大块试样，但分辨率受光波衍射的限制，仅能提供微米数量级的形貌细节（量级的形貌细节（200nm200nm）。）。透射光显微镜：可观察不透明的，有色的试样，要求试样制得很薄。透射光显微镜：可
23、观察不透明的，有色的试样，要求试样制得很薄。透射光显微镜：可观察不透明的，有色的试样，要求试样制得很薄。透射光显微镜：可观察不透明的，有色的试样，要求试样制得很薄。但对于透明物，由于反差太低，观察不清。但对于透明物，由于反差太低，观察不清。但对于透明物，由于反差太低，观察不清。但对于透明物，由于反差太低，观察不清。反射光显微镜：试样不透明，比较厚，可以观察表面结构。反射光显微镜：试样不透明，比较厚，可以观察表面结构。反射光显微镜：试样不透明，比较厚，可以观察表面结构。反射光显微镜：试样不透明，比较厚，可以观察表面结构。第十八页，本课件共有91页偏光显微镜：偏振光可以提高晶形聚合物的反差偏光显微
24、镜：偏振光可以提高晶形聚合物的反差偏光显微镜：偏振光可以提高晶形聚合物的反差偏光显微镜：偏振光可以提高晶形聚合物的反差 ，研究结晶和，研究结晶和，研究结晶和，研究结晶和定向聚合物体系时很有用。定向聚合物体系时很有用。定向聚合物体系时很有用。定向聚合物体系时很有用。相差显微镜：使光的直射振动对衍射振动周相移动，将物相差显微镜：使光的直射振动对衍射振动周相移动，将物相差显微镜：使光的直射振动对衍射振动周相移动，将物相差显微镜：使光的直射振动对衍射振动周相移动，将物体内微小的周相差变为相的亮度差，因而使透明物的可见体内微小的周相差变为相的亮度差，因而使透明物的可见体内微小的周相差变为相的亮度差，因而
25、使透明物的可见体内微小的周相差变为相的亮度差，因而使透明物的可见度大为改善。采用此法，可以使玻璃胶体中微小的不均匀度大为改善。采用此法，可以使玻璃胶体中微小的不均匀度大为改善。采用此法，可以使玻璃胶体中微小的不均匀度大为改善。采用此法，可以使玻璃胶体中微小的不均匀性（折射率的变化）暴露无遗。可用来检查透明的高聚物。性（折射率的变化）暴露无遗。可用来检查透明的高聚物。性（折射率的变化）暴露无遗。可用来检查透明的高聚物。性（折射率的变化）暴露无遗。可用来检查透明的高聚物。第十九页，本课件共有91页4.4.浊点法浊点法主要原理：主要原理：当共混物由均相体系变为两相体系时，其透光率会当共混物由均相体系
26、变为两相体系时，其透光率会发生变化，这一相变点就称为浊点。发生变化，这一相变点就称为浊点。浊点法是研究相容性理论的常用方法。浊点法是研究相容性理论的常用方法。第二十页，本课件共有91页提高提高相容性相容性的方法的方法1.1.对聚合物进行化学改性对聚合物进行化学改性对高分子链化学改性对高分子链化学改性改变聚合物分子链结构改变聚合物分子链结构主要原理：主要原理：参加共混的聚合物分子链上含有某种可以相互作用参加共混的聚合物分子链上含有某种可以相互作用的官能团，其相容性很好。的官能团，其相容性很好。如：氢键；酸性和碱性基团如：氢键；酸性和碱性基团第二十一页，本课件共有91页2.2.加入增容剂加入增容剂
27、定义：定义：增容剂是指在共混体的聚合物组分之间起到增加相容增容剂是指在共混体的聚合物组分之间起到增加相容性和强化界面粘结作用的共聚物。性和强化界面粘结作用的共聚物。作用机理：作用机理：富集在两相界面处，改善两相之间的界面结合；富集在两相界面处，改善两相之间的界面结合；促进分散相组分在共混物中的分散促进分散相组分在共混物中的分散。增容剂增容剂反应型增容剂反应型增容剂非反应型增容剂非反应型增容剂高分子增容剂高分子增容剂低分子增容剂低分子增容剂第二十二页，本课件共有91页非反应型增容剂非反应型增容剂类型类型类型类型 聚合物聚合物聚合物聚合物B B B B 聚合物聚合物聚合物聚合物A A A A 增容
28、剂增容剂增容剂增容剂A-B型型 PS PB PS-g-PB PP PA66 PP-g-PA66 A-C型型 PE PS CPE,SEBS PP PE EPDMC-D型型 PVC BR EVA PMMA PP SEBS AAA二嵌段三嵌段四爪星形嵌段BBB第二十三页，本课件共有91页反应型增容剂的作用原理反应型增容剂的作用原理n这类增容剂与共混的聚合物组分之间形成了新的化学键，所以可称之为化学增容。它属于种强迫性增容。n反应型增容剂主要是些含有可与共混组分起化学反应的官能团的共聚物，它们特别适用于那些相容性很差且带有易反应官能团的聚合物之间共混的增容。n反应增容的概念包括：外加反应性增容剂与共混
29、聚合物组分反应而增容（在PEPA共混体系中外加入羧化PE）；也包括使共混聚合物组分官能化，并凭借相互反应而增容（使PE羧化后与PA共混）。第二十四页，本课件共有91页界面区域中反应型增容剂分子的状态的变化：（a）反应性基团向界面区域扩散；（b）反应性基团彼此反应生成低接枝密度增容剂；（c）反应性基团彼此反应生成高接枝密度增容剂第二十五页，本课件共有91页项目项目反应型反应型非反应型非反应型优点优点1.添加少量即有很大的效添加少量即有很大的效果果2.对于相容化难控制的共对于相容化难控制的共混物效果大混物效果大1.容易混炼容易混炼2.使共混物性能变差的使共混物性能变差的危险性小危险性小缺点缺点1.
30、由于副反应等原因可能由于副反应等原因可能使共混物的性能变差使共混物的性能变差2.受混炼及成型条件制约受混炼及成型条件制约3.价格较高价格较高需要较大的添加量需要较大的添加量反应型和非反应型增容剂的比较反应型和非反应型增容剂的比较第二十六页，本课件共有91页3.3.改善共混加工工艺改善共混加工工艺聚合物共混的重要条件：温度聚合物共混的重要条件：温度提高温度有助于使本来不相容的聚合物相容或部分相容提高温度有助于使本来不相容的聚合物相容或部分相容4.4.在共混物组分间交联在共混物组分间交联机械力机械力-化学作用化学作用第二十七页，本课件共有91页思考题：思考题：1.聚合物相容性是如何影响共混物玻璃化
31、温度的？为什么？聚合物相容性是如何影响共混物玻璃化温度的？为什么？2.简要说明聚合物共混体系的热力学相容性与工艺性相容性的概念。简要说明聚合物共混体系的热力学相容性与工艺性相容性的概念。3.在不相容共混体系中，通常采用哪些手段提高共混体系的相容性。在不相容共混体系中，通常采用哪些手段提高共混体系的相容性。4.简述增溶剂在共混体系中增容原理。简述增溶剂在共混体系中增容原理。第二十八页，本课件共有91页共混物的形态结构共混物的形态结构工艺工艺性能性能配方配方形态形态第二十九页，本课件共有91页 共混物的形态结构共混物的形态结构共混物的形态共混物的形态共混物的性能共混物的性能共混工艺条件和共混物组成
32、共混工艺条件和共混物组成一一.共混物形态的三种基本类型共混物形态的三种基本类型共混物的形态共混物的形态均相体系均相体系两相体系两相体系海海-海结构海结构海海-岛结构岛结构第三十页，本课件共有91页二二.共混物形态的研究方法共混物形态的研究方法直接观测形态方法直接观测形态方法如电子显微镜法；如电子显微镜法；间接测定方法间接测定方法如动态力学性能测定法：共混物的如动态力学性能测定法：共混物的TgTg，判定均相体系或两相体系。，判定均相体系或两相体系。聚合物对之间的相容性：聚合物对之间的相容性：完全互溶，共混物形成均相体系完全互溶，共混物形成均相体系部分互溶和完全不互溶，共混物形成两相体系部分互溶和
33、完全不互溶，共混物形成两相体系海岛结构第三十一页，本课件共有91页分散相形状不规则：一般为机械共混制得的产物，含量较大的组分形成连续相，含量较小的组分构成分散相。第三十二页，本课件共有91页分散相颗粒较规则：分散相颗粒一般为球形，内部不含或只含极少量的连续相的成份。SEM photo of fracture surface ofSEM photo of fracture surface of PP/EPDM AlloyPP/EPDM Alloy第三十三页，本课件共有91页分散相为胞状结构或香肠状结构：分散相颗粒内包含由连续相成份构成的更小颗粒。接枝共聚共混法制得的共混物一般具有这种类型的形态结
34、构。G型ABS（乳液接枝共聚法）：四氧化锇染色，黑色部分丁二烯橡胶，白色部分塑料第三十四页，本课件共有91页分散相片层状结构：分散相呈微片状分散于连续相基体中，但分散相浓度较高时，进一步形成了分散相的片层。SEM Photo of PE/PA6 Alloy形成条件：分散相的熔体粘度大于连续相的熔体粘度；共混时剪切速率适当；适当的增容。第三十五页，本课件共有91页 两相共连续结构两相共连续结构(二相互锁或交错结构）二相互锁或交错结构）二相共连续结构包括：层状结构和互锁结构。嵌段共聚物产生二相旋节分离及当两嵌段组分含量相近时常形成这类形态，或以嵌段共聚物为主要成分的聚合物共混物也易形成这种结构。在
35、AbB嵌段共聚物中加入A均聚物，它相容于A相，其对形态结果的影响效果等同于增加AbB中的A嵌段的比例。如PSbPIPS体系，在PS含量较少时，不影响形态，当PS含量很大时，会破坏形态。右图：SBS三嵌段共聚物，但丁二烯（B）含量为60左右时即形成两相交错的层状结构。第三十六页，本课件共有91页三三.分散相分散状况分散相分散状况1.1.分散相分散状况的表征分散相分散状况的表征两种共混样品均一性和分散度的对比示意图两种共混样品均一性和分散度的对比示意图均一性：分散相物料分均一性：分散相物料分散的均匀程度散的均匀程度分散度：分散相物料的分散度：分散相物料的破碎程度破碎程度需要共混物分散相组分的分散具
36、有良好的均一性，平均粒径和粒径需要共混物分散相组分的分散具有良好的均一性，平均粒径和粒径分布的控制分布的控制第三十七页，本课件共有91页2.2.共混物对分散相粒径及粒径分布的要求共混物对分散相粒径及粒径分布的要求 分散相的平均粒径控制：分散相的平均粒径控制：为使海岛结构两相体系共混物具有预期的性能，分散相的平均为使海岛结构两相体系共混物具有预期的性能，分散相的平均粒径控制在某一最佳值。粒径控制在某一最佳值。弹性体增韧塑料：弹性体增韧塑料：POEPOE增韧增韧PPPP的共混体系，最佳粒径控制的共混体系，最佳粒径控制1um1um。粒径分布的影响：粒径分布的影响：弹性体增韧塑料：过小的弹性颗粒没有增
37、韧作用，过大的颗粒影响共弹性体增韧塑料：过小的弹性颗粒没有增韧作用，过大的颗粒影响共混物的性能混物的性能分散相粒径及粒径分布的调控与共混组分之间的相容性、共混装置分散相粒径及粒径分布的调控与共混组分之间的相容性、共混装置的设计以及混合工艺条件有关。的设计以及混合工艺条件有关。第三十八页，本课件共有91页五五.影响聚合物共混形态的因素影响聚合物共混形态的因素1.1.共混组分的配比共混组分的配比连续相主要影响连续相主要影响共混材料的模量，弹性；共混材料的模量，弹性；分散相主要影响分散相主要影响材料的冲击性能，光学性能，传热以及渗透性能。材料的冲击性能，光学性能，传热以及渗透性能。共混组分之间的配比
38、是影响共混形态的一个重要因素，也是决共混组分之间的配比是影响共混形态的一个重要因素，也是决定哪一相为连续相，哪一相为分散相的重要因素。定哪一相为连续相，哪一相为分散相的重要因素。l海岛结构两相体系共混物的形态：哪一相连续相，哪一相分散相海岛结构两相体系共混物的形态：哪一相连续相，哪一相分散相 分散相的粒径及粒径分布分散相的粒径及粒径分布 两相之间的界面结合两相之间的界面结合l形态影响因素：形态影响因素：两相组分的配比，两相组分的粘度，工艺条件两相组分的配比，两相组分的粘度，工艺条件第三十九页，本课件共有91页影响聚合物共混形态的因素影响聚合物共混形态的因素l海岛结构两相体系共混物的形态：海岛结
39、构两相体系共混物的形态：哪一相连续相，哪一相分散相哪一相连续相，哪一相分散相分散相的粒径及粒径分布分散相的粒径及粒径分布两相之间的界面结合两相之间的界面结合l形态影响因素：形态影响因素：两相组分的配比，两相组分的粘度，工艺条件两相组分的配比，两相组分的粘度，工艺条件第四十页，本课件共有91页1.共混组分配比的影响共混组分配比的影响在聚合物共混两相体系中，确定连续相和分散相具有在聚合物共混两相体系中，确定连续相和分散相具有重要的意义：重要的意义：连续相连续相主要与共混材料的主要与共混材料的力学强度、模量、弹性相力学强度、模量、弹性相关关；分散相分散相则主要与则主要与抗冲击性能抗冲击性能(在增韧体
40、系中在增韧体系中)、光学性光学性能、传热以及抗渗透能、传热以及抗渗透(在相关体系中在相关体系中)相关。相关。第四十一页，本课件共有91页连续相理论临界含量：连续相理论临界含量：假设分散相颗粒是直径相等的球，假设分散相颗粒是直径相等的球，以紧密填充方式堆积以紧密填充方式堆积最大填充分数最大填充分数74%74%。第四十二页，本课件共有91页2.2.熔体黏度熔体黏度对于熔融共混体系，共混组分的熔体粘度是影响共混物对于熔融共混体系，共混组分的熔体粘度是影响共混物形态的重要因素。形态的重要因素。规律：规律：黏度低的相倾向于生成连续相，黏度高的相黏度低的相倾向于生成连续相，黏度高的相倾向于生成分散相。倾向
41、于生成分散相。具体情况需分析。具体情况需分析。第四十三页，本课件共有91页3.组分组分配比配比与熔与熔体黏体黏度的度的综合综合影响影响A连续相连续相B连续相连续相第四十四页，本课件共有91页4.4.黏度比、剪切应力及界面张力对分散相颗粒的的综合影响黏度比、剪切应力及界面张力对分散相颗粒的的综合影响为了探讨影响共混物形态（主要是分散相粒径）的因素，引入两个参数，K与连续相黏度分散相黏度剪切应力两相间界面张力分散相粒径剪切速率第四十五页，本课件共有91页(a)黏度比黏度比 与参数与参数 临界值的关系临界值的关系 第四十六页，本课件共有91页(b)剪切应力及界面张力的影响剪切应力及界面张力的影响 n
42、界面张力降低，分散相粒径（界面张力降低，分散相粒径（d)变小，实际上反映了变小，实际上反映了相容性的改善。相容性的改善。=增加时，增加时，分散相粒径（分散相粒径（d)变小变小(c)其它影响因素其它影响因素加工温度相容性第四十七页，本课件共有91页共混物的性能共混物的性能聚合物共混物的流变性能、力学性能、光学及电聚合物共混物的流变性能、力学性能、光学及电学性能、阻隔及抗渗透性能等。学性能、阻隔及抗渗透性能等。第四十八页，本课件共有91页1 1.共混物性能与单组分性能的关系式共混物性能与单组分性能的关系式设共混物性能为设共混物性能为P，如密度、电性能、黏度、热性能，如密度、电性能、黏度、热性能等等
43、组分组分1性能为性能为P1，组分，组分2性能为性能为P2这里主要介绍这里主要介绍Nielsen提出的预测公式。提出的预测公式。共混物的性能与单一组分的性能之间，都存在着某种关联共混物的性能与单一组分的性能之间，都存在着某种关联共混物的性能与共混物的形态密切相关共混物的性能与共混物的形态密切相关第四十九页，本课件共有91页1.简单关系式简单关系式不考虑共混物形态因素不考虑共混物形态因素并联并联:串联串联:第五十页，本课件共有91页2.2.均相共混体系均相共混体系各组分存在相互作用，各组分存在相互作用，I是两组分之间相互作用参数是两组分之间相互作用参数3.3.海海-岛结构两相体系岛结构两相体系 分
44、散相为硬组分，连续相为软组分分散相为硬组分，连续相为软组分K KE E为爱因斯坦系数为爱因斯坦系数按按NielsenNielsen混合法则，分散相为硬组分，连续相为软组分，海岛结构混合法则，分散相为硬组分，连续相为软组分，海岛结构两相体系公式：两相体系公式：第五十一页，本课件共有91页第五十二页，本课件共有91页B B取决于各组分性能及取决于各组分性能及K KE E的参的参数数对比浓度，是最大堆砌密的函数对比浓度，是最大堆砌密的函数m m：假想分散相粒子以某种形式堆砌，堆砌的形式取决于分散：假想分散相粒子以某种形式堆砌，堆砌的形式取决于分散相粒子在共混物中的具体情况，与分散相粒子的形状、排布方
45、相粒子在共混物中的具体情况，与分散相粒子的形状、排布方式有关。式有关。第五十三页，本课件共有91页第五十四页，本课件共有91页分散相硬度较低的体系分散相硬度较低的体系:软改硬软改硬 两相体系中的分散相为硬度较低的组分，连续相为硬度较高的组分时，共混物性能与纯组分性能的关系，如橡胶增韧塑料体系：第五十五页，本课件共有91页“海海-海海”结构两相体系结构两相体系 两相连续的“海-海”结构两相体系，包括聚合物互穿网络(IPN)。采用机械共混法，亦可在一定条件下获得具有“海-海”结构的两相体系：n=1/5(力学强度力学强度IPN）或或1/3（介电常数（介电常数）以结晶聚合物为例，结晶聚合物可以作为晶相
46、与非晶相的两相体系，以结晶聚合物为例，结晶聚合物可以作为晶相与非晶相的两相体系，且两相都是连续的。一些结晶聚合物（如且两相都是连续的。一些结晶聚合物（如PE,PP,尼龙）的剪切模量尼龙）的剪切模量可满足可满足 下式：下式：第五十六页，本课件共有91页二二.共混物熔体的流变性能共混物熔体的流变性能聚合物共混物熔体的流变性特征：聚合物共混物熔体的流变性特征：聚合物熔体为假塑性非牛顿流体；聚合物熔体为假塑性非牛顿流体；聚合物熔体流动时有明显的弹性效应。聚合物熔体流动时有明显的弹性效应。熔体流变性能：流变曲线，熔体黏度，熔体的粘弹性等。熔体流变性能：流变曲线，熔体黏度，熔体的粘弹性等。1.共混物熔体黏
47、度与剪切速率的关系共混物熔体黏度与剪切速率的关系假塑性非牛顿流体假塑性非牛顿流体假塑性非牛顿流体假塑性非牛顿流体第五十七页，本课件共有91页共混物熔体黏度曲线共混物熔体黏度曲线两相共混体系中：熔体流变性与共混组成、两相形态及界面作用两相共混体系中：熔体流变性与共混组成、两相形态及界面作用和加工温度有关。和加工温度有关。可能会出现两种甚至两种以上不同的流变类型可能会出现两种甚至两种以上不同的流变类型第五十八页，本课件共有91页n 流变性能的仪器有流变性能的仪器有毛细管流变仪、转矩流变仪毛细管流变仪、转矩流变仪(如如Brabender流变仪、哈克流变仪流变仪、哈克流变仪)、熔融指数仪、熔融指数仪等
48、。等。毛毛细管流变仪可以测定表观黏度、非牛顿指数等参数，适细管流变仪可以测定表观黏度、非牛顿指数等参数，适合于进行理论研究。合于进行理论研究。n 采用双转子混炼器的测试结果，表征为采用双转子混炼器的测试结果，表征为转矩值，转矩值，可以直可以直接以接以转矩值来表征黏度转矩值来表征黏度。n熔融指数仪测定的熔融指数仪测定的熔体流动速率熔体流动速率(MFR)也与熔体黏度相关，也与熔体黏度相关，可以作为熔体黏度的一种相关表征。可以作为熔体黏度的一种相关表征。毛细管流变仪、熔融指数仪等测试仪器不具备对物料毛细管流变仪、熔融指数仪等测试仪器不具备对物料进行共混的功能。进行共混的功能。n采用毛细管流变仪、熔融
49、指数仪进行测试前，应先对采用毛细管流变仪、熔融指数仪进行测试前，应先对物料进行共混。因而，毛细管流变仪、熔融指数仪测物料进行共混。因而，毛细管流变仪、熔融指数仪测定的是共混产物的流变性能，而不是共混过程中的流定的是共混产物的流变性能，而不是共混过程中的流变性能。变性能。第五十九页，本课件共有91页2.2.共混物熔体黏度与温度的关系共混物熔体黏度与温度的关系通过公式可求粘流活化能通过公式可求粘流活化能加入某种流动性较好的聚合物改善流动性较差的聚合物流动性加入某种流动性较好的聚合物改善流动性较差的聚合物流动性例如：例如：PC/PE=95/5PC/PE共混物的黏流活化能共混物的黏流活化能51.0kJ
50、/mol.PC黏流活化能黏流活化能64.9kJ/mol第六十页，本课件共有91页3.共混物熔体黏度与共混组成的关系共混体系组分含量与熔体黏度的关系共混体系组分含量与熔体黏度的关系（a a）PP/PSPP/PS体系，第二组分的加入改变主体聚合物熔体的超体系，第二组分的加入改变主体聚合物熔体的超分子结构分子结构（b b）在低粘度组分含量较高时，共混物的熔体黏度与低粘度）在低粘度组分含量较高时，共混物的熔体黏度与低粘度相近，在高黏度组分增加时，共混物的熔体黏度增加较快。相近，在高黏度组分增加时，共混物的熔体黏度增加较快。（c c）共混物熔体黏度有一极大值，由于共混物熔体形成互锁）共混物熔体黏度有一极