聚合物共混改性原理与应用1

LOGO聚合物共混改性原理与应用引言1.聚合物共混物是一种物质还是几种物质？2.挤出共混过程发生的是什么变化？3.ABS属不属于聚合物共混物？4.聚合物共混物聚合物合金高分子合金复合材料5.热力学相容性广义的相容性6.共混共聚例：HIPS塑料基体缺点增韧共混法效果原因要求影响因素第1章绪论高分子新材料的研发途径：（1）合成新的高分子材料（早期的主要手段）（2）优化现有的高分子材料（即高分子材料的改性）聚合物共混改性的发展概况1942研制成PVC／NBR共混物，NBR作为常效增塑剂使用，发表了热塑性聚合物共混物的第一份专利1942制成苯乙烯和丁二烯的互穿网络聚合物(IPN)，商品名为“Styralloy”，首先使用“聚合物合金”1951制成了结晶聚丙烯，此后发展了PP／PE共混物1954美国马尔邦化学公司首先采用接枝共聚-共混法制成ABS树脂，聚合物共混工艺获得重大进展1960建立互穿网络聚合物(IPN)的概念，开始了一类新型聚合物共混物的发展；提出银纹核心理论使橡胶增韧塑料机理的研究有了重大进展1964四氧化锇(OsO4)染色技术研究成功，使得可用透射电镜直接观察共混物的形态结构1975Dupont公司发展了超韧性尼龙--Zytel-ST1976发展PET／PBT共混物(Valox800系列)单一组分聚合物的性能缺陷①应力开裂现象严重，从而导致材料的可靠性大大下降；②缺口敏感性大，制品稍受损伤，强度急剧下降；③熔体粘度大，加工温度高，成形性不好；④某方面的性能不能满足使用要求；⑤成本高。聚合物共混改性的主要目的和效果：①综合均衡各聚合物组分的性能，取长补短，消除各单一聚合物组分性能上的弱点，获得综合性能较为理想的聚合物材料。②使用少量的某一聚合物可以作为另一聚合物的改性剂，改性效果显著。③聚合物加工性能可以通过共混给以改善。④聚合物共混可以满足一些特殊的要求，制备一系列具有崭新性能的新型聚合物材料。⑤对某些性能卓越，但价格昂贵的工程塑料，可通过共混，在不影响使用要求条件下降低原材料成本。聚合物共混改性领域最新动态①形态结构研究方面的进展。通过对聚合物共混物形态结构的控制，设计制造出性能更为优良的或更有特色的聚合物共混物。例如分散相层片化赋予阻隔性、抗静电性等②聚合物共混物增韧机理研究的进展。70年代以前，增韧机理偏重对脆性聚合物基体研究。80年代以来，对韧性聚合物基体的增韧机理研究.近年来，对刚性聚合物粒子增韧塑料及其机理的研究颇为活跃。刚性聚合物粒子增韧的必要条件是基体聚合物具有高的韧性，刚性粒子与基体良好的界面粘接，刚性粒子恰当的浓度。③增容技术的进展。非反应型、反应型增容剂不断扩展品种和应用第2章聚合物共混的基本概念基本概念聚合物共混物(Polymerblend)是指两种或两种以上均聚物或共聚物的混合物。PS/PMMAPS/乙烯-醋酸乙烯聚合物共混物中各聚合物组分之间主要是物理结合（次价力结合：范德华力、氢键），因此聚合物共混物与共聚高分子是有区别的。聚合物共混物与共聚高分子的区别：聚合物共混物共聚高分子无规共聚物交替共聚物嵌段共聚物接枝共聚物AAAAAAAAAABBBBB物理结合少量化学键BAAAABBBAAAABBBAAAABBAAAAAAABBBBBBBBB2.1聚合物共混的定义物理共混：熔融共混化学共混：聚合物互穿网络IPN（化学改性）物理/化学共混反应共混（反应挤出）共聚-共混接枝共聚-共混嵌段共聚-共混聚合物共混：两种或两种以上聚合物经混合制成宏观均匀物质的过程。※聚合物为基体的无机填充共混物※短纤维增强聚合物体系聚合物多元体系：高分子合金聚合物共混物嵌段、接枝共聚物复合材料（基体/增强材料）聚合物基复合材料：纤维增强塑料金属基复合材料非金属基复合材料杂化材料：无机纳米粒子/聚合物聚合物共混物的方法主要有：①机械共混法：将诸聚合物组分在混合设备如高速混合机、双辊混炼机、挤出机中均匀混合。机械共混法又有干粉共混法及熔融共混法之分。②共溶剂法，又称溶液共混法：将各聚合物组分溶解于共同溶剂中，再除去溶剂即得到聚合物共混物。③乳液共混法：将不同聚合物的乳液均匀混合再共沉析而得聚合物共混物。④共聚-共混法：这是制备聚合物共混物的化学方法。⑤各种互穿网络聚合物(IPN)技术2.共混改性的主要方法接枝共聚-共混：首先制备一种高聚物（高聚物组分I），然后将其溶于另一高聚物（高聚物组分II）的单体中，形成均匀溶液后再依靠引发剂或热能引发，使单体与高聚物组分I发生接枝共聚，同时单体还会发生均聚作用，上述反应产物即高聚物共混物，它通常包含着三种主要高聚物组成，即高聚物I，高聚物II及以高聚物I为骨架接枝上高聚物II的接枝共聚物。接枝共聚组分的存在促进了两种高聚物组分的相容。共聚-共混法M1M1M1M1M1M1M1M1M1M2M2M2M2M2M2M2M2M2如ABS树脂：“坚韧、质硬、刚性”：CH2-CHCH2-CHCH2-CH=CH-CH2xyzCNA：耐化学腐蚀；B：极好的韧性；S：刚性和良好的加工性能3.组分含量的表示方法质量份数质量分数：A/B(X/Y)体积分数当共混组分中有共聚物，且有必要标明时A/B=m:n(X/Y)例如：聚氯乙烯/苯乙烯-丙烯腈=75:25(95/5)4.关于共混物形态的基本概念共混物形态共混过程（共混工艺条件）共混材料（各种性能）共混物组分（配方）共混物形态的三种基本类型：均相体系两相体系“海-岛结构”“海-海结构”HIPS的“海-岛”结构例:用5％顺丁橡胶的PS溶液在搅拌下聚合而成的高抗冲聚苯乙烯HIPS。颗粒状的“岛”是橡胶相，分散在连续的聚苯乙烯塑料相之“海”中。从较大的橡胶颗粒内部，还可能观察到包藏着许多聚苯乙烯。聚合物共混物的形态学要素：分散相和连续相的确定分散相的分散状况两相体系的形貌相界面总体均匀性分散度分散相颗粒的粒径分布外形、内部结构聚集状态取向状态分散相颗粒的平均粒径和粒径分布与性能的关系共混过程的条件共混物“均相”的判定：共混物具有单一的Tg平均粒径：最佳粒径分布：较窄粒子形貌：适宜共混物的性能5.关于相容性的基本概念相容性：热力学相容（△Gm＜0）溶混性：单一的Tg广义的相容性完全相容体系：单一的Tg/均相体系/溶混性部分相容体系：两相体系不相容体系相容性适中的共混高聚物——具有较大的实用价值在外观上是均匀的（肉眼或光学显微镜观察不到两相的存在）；呈现微观的相分离（电子显微镜可以观察到两相结构的存在）；材料此时具有两个Tg，两相均具有各自的独立性UncompatibilizedblendsCompatibilizedblends6.聚合物共混物的分类按共混物形态分类按共混方法分类按改善的性能或用途分类按聚合物的性能与用途分类按主体聚合物分类7.共混理论体系与应用研究的基本框架共混过程物料体系共混设备第6章共混物的形态第3章共混体系相容性第2.7章共混物组成共混物的性能第4.5章理论研究1.共混过程共混物的性能共混物形态2.提高相容性（相容剂）共混物的性能研究方式补充介绍1.聚合物填充体系与短纤维增强体系2.无机纳米粒子/聚合物复合材料