多组分聚合物结构与性能-同济大学材料科学与工程学院.ppt

* 多组分聚合物结构与性能 材料科学与工程学院 王国建 教授 * 第一章 绪论 1.1 基本概念 多组分聚合物（Multicomponent Polymer）： 两种或两种以上聚合物通过物理或化学的方法混 合而成的宏观上均匀、连续的固体高分子材料。 其他名称：“高分子合金（Polymer Alloy）”、“聚合物共混物（polymer Blend）等。 * 多组分聚合物的范围： 聚合物混合物、接枝共聚物、嵌段共聚物、互穿 网络聚合物（IPN），甚至含有晶相与非晶相的均聚 物、含有不同晶型结构的结晶聚合物。 在科学研究领域中，通常将具有良好相容性的多 组分聚合物体系称为聚合物合金，其形态结构应为均 相或微观非均相。 第一章 绪论 按此概念，那些相容性很不好，形态结构呈亚微观非均相或宏观相分离的聚合物共混物不属于高分子合金之列。 并没有得到完全统一 * 聚合物共混物与共聚物（无规和交替）的区别： 前者的聚集态中一般存在明显的相分离结构，而 后者则不存在。 共混物和共聚物之间又密切相关。即使在以物理 方法制备的聚合物共混物中，不同聚合物大分子之间 也难免有少量化学键存在，例如在熔融混炼过程中， 可能由于剪切作用使大分子断裂，产生大分子自由 基，从而形成嵌段或接枝共聚物。 第一章 绪论 为强化共混聚合物组分之间的界面粘接而采用的反应增容措施，也会在组分之间引入化学键。 * 第一章 绪论 —— 聚合物1，……… 聚合物2 (a) 机械共混物；(b) 接枝共聚物；(c) 嵌段共聚物；(d) 半IPN；(e) IPN；(f) 交联聚合物 图1—1 两种聚合物组分之间组合方式示意图 * 第一章 绪论 两个基本概念： 相容性（miscibility ）：表示两种热力学相互溶 解（共混时，混合自由能ΔGm＜0）； 混溶性（compatibility ）：以是否能获得均匀和 稳定的形态结构的共混体系为判据，而不论共混体系 是否热力学相互溶解 。 即使热力学不相容的共混体系，依靠外界条件实现了强制的、良好的分散混合，得到了力学性能优良且稳定的聚合物共混物，就可谓之为混溶性好。 具有工程上的含义，因此也被称为“工程相容性”或“工艺相容性”。 * 第一章 绪论 聚合物共混物的类型： 按热力学相容性分类：均相和非均相共混物； 按组成分类：橡胶增韧塑料、塑料增强橡胶、橡 胶与橡胶或塑料与塑料共混等； 按组分间有无化学键分类：物理共混物、化学共 混物（接枝共聚物、嵌段共聚物、互穿网络聚合物、 交联型共混物）。 共混的结果是使一些重要性质趋于平均化，共混物的性能介于各均聚物性能之间。 PS/PPO（聚苯醚）、PVC/PCL（聚己内酯）以及PVC和一系列聚丙烯酸酯形成的共混体系 非均相聚合物共混物是指共聚物各组分间是分相的，存在两相或多相结构。大多数聚合物共混物都是这种类型。 典型代表：聚苯乙烯和聚丁二烯的HIPS。 * 第一章 绪论 ★ 以工程塑料为基体或具有工程塑料特性的聚合物 共混物，称为工程聚合物共混物； ★ 具有某种特殊功能（如抗静电性、高阻隔性、离子 交换性等）的聚合物共混物，称为功能聚合物共混物。 ★ 同一系列聚合物的共混物（如HDPE与LDPE共混 物或同一种聚合物不同分子量品级之间的共混物常称 为同系聚合物共混物。 * 第一章 绪论 聚合物共混物的表示方法： 二元聚合物共混物：A/B（X/Y），其中A为基 体树脂的名称，B为掺混入基体树脂中的另一聚合物 的名称；X和Y相应为A及B二种聚合物组分的重量分 数。 多元聚合物共混物的表示方法类推。 举例： 聚丙烯/聚乙烯（85/15），表示在聚丙烯中加 入聚乙烯，它们的重量比例为85:15； 聚丙烯/聚乙烯/乙丙橡胶（85/10/5），表示以聚丙烯为基体，另外两组分为聚乙烯和乙丙橡胶的聚丙烯三元共混物，三者的重量比依次为85:10:5。 * 第一章 绪论 共混组分中有共聚物时的表示方法： A/B＝m:n（X/Y），其中B为共聚物，其分子链 中两种结构单元质量比为m:n。 举例： 聚氯乙烯/苯乙烯—丙烯腈＝75:25（95/5），表示 在95份重的聚氯乙烯中掺入5份重的苯乙烯—丙烯腈共 聚物，此共聚物链节中含有75份苯乙烯和25份丙烯腈。