聚合物共混物的形态结构优选ppt资料

第四章聚合物共混物的形态(xíngtài)结构第一页，共45页。第一节共混物形态结构的基本(jīběn)类型第二节共混物形态(xíngtài)的表征与研究第三节共混物形态(xíngtài)的影响因素第四节

共混物形态结构的显微学特征1234第四章聚合物共混物物的形态结构第二页，共45页。2022/11/282第一节共混物形态结构的基本类型(lèixíng)与研究一、概述二、聚合物共混物形态(xíngtài)的基本类型三、相逆转四、含结晶聚合物的共混物的形态(xíngtài)特征第三页，共45页。2022/11/283

第一节共混物形态结构的基本(jīběn)类型一、概述聚合物共混物形态学的主要课题之一就是研究共混物中的相结构，包括形态类型、区域结构、尺寸形状、网络结构、结晶形态、界面等内容。聚合物的形态结构是决定(juédìng)其基本性能的最基本的因素之一。共混物的形态结构与相容性以及加工过程密切相关。研究相容性—加工—形态结构—性能之间的关系第四页，共45页。2022/11/284第一节共混物形态结构(jiégòu)的基本类型与研究一、概述二、聚合物共混物形态的基本(jīběn)类型三、相逆转四、含结晶聚合物的共混物的形态特征第五页，共45页。2022/11/285

第一节共混物形态(xíngtài)结构的基本类型二、聚合物共混物形态结构的基本类型(lèixíng)二元共混物按相的连续性可分为以下五种基本类型(lèixíng)：单相连续结构（海-岛结构）相互贯穿的两相连续结构（海-海结构）两相互锁或交错结构梯度结构阶跃结构第六页，共45页。2022/11/286

第一节共混物形态结构(jiégòu)的基本类型二、聚合物共混物形态结构的基本类型1.单相连续结构指构成聚合物共混物的两个相或者多个相中只有一个(yīɡè)相连续。此连续相可看作是分散介质，又称之为基体(matrix)，其他的相分散于连续相中，称为分散相(dispersedphase)，又称为相微区(phasedomain)。单相连续结构又因分散相相畴的形状、大小以及与连续相结合情况的不同而表现为多种形式。第七页，共45页。2022/11/287

第一节共混物形态(xíngtài)结构的基本类型二、聚合物共混物形态结构的基本类型1.单相连续结构分散相形状不规则分散相是由形状很不规则、大小极为分散的颗粒所组成。一般情况下，含量较大(jiàodà)的组分构成连续相，含量较小的组分构成分散相，分散相颗粒尺寸通常为1～10µm左右。机械共混法制得的产物一般具有这种形态结构。第八页，共45页。2022/11/288

第一节共混物形态结构的基本(jīběn)类型二、聚合物共混物形态结构的基本类型1.单相连续(liánxù)结构分散相形状不规则分散相是由形状很不规则、大小极为分散的颗粒所组成。一般情况下，含量较大的组分构成连续(liánxù)相，含量较小的组分构成分散相，分散相颗粒尺寸通常为1～10µm左右。机械共混法制得的产物一般具有这种形态结构。PMMA/SAN共混物的TEM照片(zhàopiàn)(黑色为SAN)机械共混法HIPS的TEM照片(黑色为PB橡胶相)高剪切成型加工法形成纳米分散的海（PVDF）-岛（PA11）型相结构第九页，共45页。2022/11/289

第一节共混物形态(xíngtài)结构的基本类型二、聚合物共混物形态结构的基本类型1.单相连续结构分散相形状较规则分散相颗粒较规则(一般为球形)，颗粒内部不包含(bāohán)或只包含(bāohán)极少量的连续相成分8.7%羧基丁腈橡胶（CTBN）增韧环氧树脂的TEM照片(zhàopiàn)（黑色小球为CTBN橡胶粒子）SBS三嵌段共聚物的TEM照片丁二烯含量为20%（黑色部分为丁二烯嵌段微区）第十页，共45页。2022/11/2810相互贯穿的两相连续结构（海-海结构）第一节共混物形态结构的基本(jīběn)类型相互贯穿的两相连续结构（海-海结构）聚合物共混物形态学的主要课题之一就是研究共混物中的相结构，包括形态类型、区域结构、尺寸形状、网络结构、结晶形态、界面等内容。第一节共混物形态(xíngtài)结构的基本类型这类形态结构有时也称为两相共连续结构，包括层状结构和互锁结构(4)非晶态聚集成较大的相区分散在球晶中。第一节共混物形态(xíngtài)结构的基本类型(2)球晶被轻度破坏，成为树枝晶并分散于非晶聚合物之间(1)晶粒分散在非晶区中；SBS三嵌段共聚物的TEM照片丁二烯含量为20%第一节共混物形态结构(jiégòu)的基本类型白色为组分(zǔfèn)A；第一节共混物形态(xíngtài)结构的基本类型一、共混物形态的研究(yánjiū)方法phaseinversion

第一节共混物形态结构的基本(jīběn)类型二、聚合物共混物形态结构的基本类型1.单相(dānxiānɡ)连续结构含6%聚丁二烯接枝共聚(gòngjù)HIPS薄膜的TEM照片分散相为胞状结构或香肠状结构分散相内又含有连续相成分，在分散相粒子内部，分散相成分构成连续相，而包含在其中的连续相成分形成的细小包容物又构成分散相，也就是形成所谓的“包藏”结构。形态类似“细胞”或香肠接枝共聚物、IPNs大都具有这种类型的形态结构

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第一节共混物形态(xíngtài)结构的基本类型二、聚合物共混物形态结构的基本类型(lèixíng)1.单相连续结构分散相为片层状分散相呈微片状分散于连续相基体中，当分散相浓度较高时，进一步形成了分散相的片层SEMofHDPE/PA-6blends第十二页，共45页。2022/11/2812

第一节共混物形态结构的基本(jīběn)类型二、聚合物共混物形态结构的基本类型2.相互贯穿的两相连续结构共混物中两种组分均构成连续相，互穿网络(wǎngluò)聚合物（IPNs）是两相连续结构的典型例子IPNs中两个相的连续程度一般不同。连续性较大的相，对性能的影响较大。两组分的相容性越大、交联度越大，则IPNs两相结构的相畴越小。第十三页，共45页。2022/11/2813TheAFMphotographsofPP/LLDPE（50/50）blendsobtainedbyinjectionmoldingandhighshearcondition

SD相分离由于PP的模量高于LLDPE，图中较亮的区域(qūyù)表示PP相，较暗的区域(qūyù)表示LLDPE相。第一节共混物形态结构的基本(jīběn)类型第十四页，共45页。2022/11/2814

第一节共混物形态结构的基本(jīběn)类型二、聚合物共混物形态(xíngtài)结构的基本类型3.两相交错或互锁结构丁二烯含量(hánliàng)为60%的SBS三嵌段共聚物的形态结构黑色-丁二烯相，白色-苯乙烯相这类形态结构有时也称为两相共连续结构，包括层状结构和互锁结构这种结构中没有一相形成贯穿整个试样的连续相，而且两相相互交错形成层状排列，难以区分连续相和分散相嵌段共聚物产生旋节相分离以及当两嵌段组分含量相接近时常常形成这种结构以嵌段共聚物为主要成分的聚合物共混物也容易形成这类形态第十五页，共45页。2022/11/2815二、聚合物共混物形态的基本类型4.梯度结构梯度结构是一种特殊的共连续(liánxù)体系（两相连续(liánxù)体系）其组成在空间上互为增减。HDPE(75)/PEO(25)第一节共混物形态(xíngtài)结构的基本类型PANI(5)/PS(95)HDPE(75)/PEO(25)第十六页，共45页。2022/11/2816二、聚合物共混物形态的基本类型5.阶跃结构阶跃结构也是一种特殊(tèshū)的共连续体系（两相连续体系）其组成在极小的过渡区内互为增减。第一节共混物形态结构(jiégòu)的基本类型PANI(5)/PS(95)第十七页，共45页。2022/11/2817第一节共混物形态结构的基本(jīběn)类型与研究一、概述二、聚合物共混物形态的基本类型三、相逆转(nìzhuǎn)四、含结晶聚合物的共混物的形态特征第十八页，共45页。2022/11/2818

第一节共混物形态结构的基本(jīběn)类型三、相逆转（phaseinversion）聚合物共混物可在一定的组成范围内发生相的逆转，原来是分散相的组分变成连续相，而原来是连续相的组分变成分散相。在相逆转的组成范围内，常可形成两相交错、互锁的共连续形态结构，使共混物的力学性能提高。这就为混合及加工条件的选择提供(tígōng)了一个重要依据。第十九页，共45页。2022/11/2819嵌段共聚物A-b-B嵌段共聚物A-b-B/均聚物C共混物形态结构模型白色为组分(zǔfèn)A；黑色为组分(zǔfèn)B；均聚物C与A或B相容第一节共混物形态(xíngtài)结构的基本类型第二十页，共45页。2022/11/2820phaseinversion(a)(b)(c)(d)(e)SEMphotographsofPP/PSobtainedbyinjectionmolding，PP/PS=(a)90/10,(b)70/30,(c)50/50,(d)30/70and(e)20/80第一节共混物形态(xíngtài)结构的基本类型第二十一页，共45页。2022/11/2821PPmatrixPA6particlesdispersePPparticlesdispersePA6matrixTEMphotographsofPP/PA6blendPA-6:(a),(b),(c)<30,(d)47,(e)65,(f)80phaseinversion第一节共混物形态(xíngtài)结构的基本类型第二十二页，共45页。2022/11/2822

第一节共混物形态结构(jiégòu)的基本类型三、相逆转（phaseinversion）相逆转和SD相分离的区别(qūbié)SD起始于均相的、部分相容的体系，经过冷却而进入旋节区从而产生相分离。相逆转是在混溶共混物体系中形态结构的变化。SD可发生于任意浓度，而相逆转仅限于较高的浓度范围。SD产生的相畴尺寸微细，在最初阶段为纳米级，而相逆转导致较粗大的相畴，尺寸为一10µm。与相逆转相比，SD可在更宽的浓度范围内对聚合物共混物性能进行更好的控制，但仅限于部分相容体系。而相逆转是混溶聚合物共混物的一般现象，通常发生于高浓度范围。第二十三页，共45页。2022/11/2823第一节共混物形态结构的基本类型(lèixíng)与研究一、概述二、聚合物共混物形态的基本(jīběn)类型三、相逆转四、含结晶聚合物的共混物的形态特征第二十四页，共45页。2022/11/2824

第一节共混物形态结构(jiégòu)的基本类型四、含结晶聚合物的共混物的形态特征以上所述的形态特征主要是指两种聚合物都是非晶态结构的情况。对两种聚合物都是结晶性的，或者其中之一为结晶性的，另一种为非结晶性的情况，上述原则也同样适用(shìyòng)。所不同的是，对结晶聚合物的情况尚需考虑共混后结晶形态和结晶度的改变。第二十五页，共45页。2022/11/2825

第一节共混物形态结构(jiégòu)的基本类型四、含结晶(jiéjīng)聚合物的共混物的形态特征1.结晶(jiéjīng)/非晶聚合物共混体系：(1)晶粒分散在非晶区中；(2)球晶分散在非晶区中；(3)非晶态分散在球晶中；(4)非晶态聚集成较大的相区分散在球晶中。第二十六页，共45页。2022/11/2826结晶(jiéjīng)/非晶聚合物共混物的形态结构示意图(1)晶粒分散在非晶区中；(2)球晶分散在非晶区中；(3)非晶态分散在球晶中；(4)非晶态聚集成较大的相区分散在球晶中连续(liánxù)相：非晶态分散相：晶粒连续(liánxù)相：非晶态分散相：球晶连续相：球晶分散相：非晶态连续相：球晶分散相：非晶态第一节共混物形态结构的基本类型

四、含结晶聚合物的共混物的形态特征1.结晶/非晶聚合物共混体系：(如PCL/PVC，PVDF/PMMA等)

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第一节共混物形态结构(jiégòu)的基本类型四、含结晶聚合物的共混物的形态特征2.结晶/结晶聚合物共混体系(1)球晶几乎充满整个共混体系（为连续相），非晶聚合物分散于球晶与球晶之间(2)球晶被轻度破坏，成为树枝晶并分散于非晶聚合物之间(3)两种晶粒分散在非晶区中(4)球晶和晶粒分散在非晶区中(5)分别生成(shēnɡchénɡ)两种不同的球晶(6)共同生成(shēnɡchénɡ)混合型球晶第二十八页，共45页。2022/11/2828第一节共混物形态结构(jiégòu)的基本类型第二节共混物形态的表征(biǎozhēnɡ)与研究第三节共混物形态(xíngtài)的影响因素第四节

共混物形态结构的显微学特征1234第四章聚合物共混物物的形态结构第二十九页，共45页。2022/11/2829第二节共混物形态(xíngtài)的表征与研究一、共混物形态的研究(yánjiū)方法二、分散相的分散状态第三十页，共45页。2022/11/2830第二节共混物形态的表征(biǎozhēnɡ)与研究一、共混物形态的研究方法共混物形态的研究有很多方法，可分为(fēnwéi)两大类：其一是直接观测形态的方法，如电子显微镜法（SEM、TEM）、原子间力显微镜（FAM）和光学显微镜（OM）；电子显微镜是最重要的方法。其二是间接测定的方法，如动态力学性能测定法，动态力学性能方法测定的是共混物的Tg，为共混物是均相体系或两相体系的重要判据。第三十一页，共45页。2022/11/2831第二节共混物形态(xíngtài)的表征与研究一、共混物形态的研究(yánjiū)方法二、分散相的分散状态第三十二页，共45页。2022/11/2832第二节共混物形态的表征(biǎozhēnɡ)与研究二、分散相的分散状况1.分散相分散状况的表征聚合物共混物的形态中，“海---岛”结构是两相体系是最常见的聚合物共混物形态。为表征分散相的分散状况，需引人两个(liǎnɡɡè)术语：均一性与分散度。第三十三页，共45页。2022/11/2833第二节共混物形态(xíngtài)的表征与研究二、分散相的分散状况1.分散相分散状况的表征聚合物共混物的形态中，“海---岛”结构是两相体系是最常见的聚合物共混物形态。

“均一性”是指分散相物料分散的均匀程度(chéngdù)，亦即分散相浓度的起伏大小，可借助于数理统计的方法进行定量表征。“分散度”则是指分散相物料的破碎程度(chéngdù)，可以用分散相颗粒的平均粒径和粒径分布来表征。第三十四页，共45页。2022/11/2834第二节共混物形态(xíngtài)的表征与研究二、分散相的分散状况1.分散相分散状况的表征(a)的分散相粒子的粒径较图(b)中的粒子小，显示出(a)的分散度比(b)高一些。但是(a)的均一性却不如(b)好。由此可见，分散度细的样品(yàngpǐn)，均一性未必就好，反之亦然。除均一性与分散度之外，分散相粒子的粒径分布对共混物的性能也有重要影响，因而也是共混物形态表征的重要指标。第三十五页，共45页。2022/11/2835

HENANPOLYTECHNICUNIVERSITY（1）均一性

SchoolofMaterialsScienceandEngineering

第二节共混物形态(xíngtài)的表征与研究第三十六页，共45页。2022/11/2836第二节共混物形态(xíngtài)的表征与研究二、分散相的分散状况1.分散相分散状况的表征（1）均一性在“海-岛结构(jiégòu)”两相体系共混物中，分散相分散的均一性可用混合指数I来表征。1第三十七页，共45页。2022/11/2837第二节共混物形态的表征(biǎozhēnɡ)与研究二、分散相的分散状况1.分散相分散状况的表征（1）均一性也可用不均一系数Kc表征，Kc愈小，就表示(biǎoshì)分散相分散的均一性愈高。随着共混的进行，Kc会逐渐减小，并趋向于某一极限值。第三十八页，共45页。2022/11/2838第二节共混物形态的表征(biǎozhēnɡ)与研究二、分散相的分散状况1.分散相分散状况的表征（2）分散度分散度以分散相颗粒的平均粒径来表征。平均粒径有平均算术(suànshù)直径dn，体积平均直径dv与平均表面直径da之分。第三十九页，共45页。2022/11/2839第二节共混物形态(xíngtài)的表征与研究二、分散相的分散状况1.分散相分散状况的表征（2）分散度通常所说的平均粒径，一般都是平均算术直径。但是，聚合物共混物连续相与分散相之间的相互作用是通过界面来实现的。平均表面直径比平均算术直径更能体现出这种界面相互作用。因此，平均表面直径能更好地反映分散度与共混物性