聚合物改性4(合金)

聚合物改性第四章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）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。从分散相结构特征来看，可分为以下三种情况：①分散相形状、大小不规则。常为热机械共混物。微区形状不规则、分布不匀。例：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。②分散相呈球粒形状、均匀分布常为嵌段共聚物。例：SBS当PB为70-80%，而PS为20%-30%时，PS以球粒分散在PB基体中。

③分散相呈胞状结构、蜂窝状结构。

常为接枝共聚物。如HIPS呈如下的蜂窝状结构2.两相连续结构（海海结构）

A、B分相，但两相又是连续的，主要存在于IPN体系中，A，B两种聚合物都是交联网络，微区尺寸较小，小的可达10nm,分布均匀。3.两相交错层状结构嵌段聚合物两组分含量相近时易形成。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。

4.含有结晶组分的相态结构（相态结构较复杂）4.2影响相态结构的因素讨论：共混物组分处于连续相或分散相受哪些因素影响？分散相微区的结构受哪些因素影响？1.影响相连续性的因素⑴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⑵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”。⑶黏度与配比的综合影响⑷内聚能密度内聚能密度（ＣＤＥ）分子间作用力大小的度量，一般ＣＤＥ大的组分共混中不易分散，易作分散相。⑸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）。2.影响微区形态、尺寸的因素⑴制备方法的影响机械共混：常不规则；共聚共混：常为球形。⑵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。⑶分子量的影响分子量下降，有利于相容。

⑷黏度

λ=ή2/ή1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⑸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

作业：《聚合物改性》书：P451、3、94.3界面层的结构和特性

在不相容的PA-PB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，对聚合物共混物的性能，特别是力学性能有重要影响。

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。

⑴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溶度参数相近易扩散，界面层宽；界面张力相近，界面张力小，利于相互润湿和扩散分子量分子量相近，相互扩散，分子量差别大，单向扩散倾向大共混工艺剪切强度，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

界面宽度：Φ界=界面层体积/试样总体积

完全相容体系Φ界=1，完全不相容体系Φ界=0，相容越好，界面越弥散，Φ界越大。对于机械共混体系，微区尺寸为1µm时，Φ界=0.2左右⑵界面层组成界面层的组成与独立的相不同

两种分子链分布不均匀，从相区到界面有浓度梯度分子链较各自相区排列松散界面层易聚集表面活性剂及低分子量物质共混体系中，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：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。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。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。2.相界面的效应

⑴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。

⑵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。

⑶诱导效应诱导结晶，避免形成较大的球晶。3.界面自由能与共混过程的动态平衡P36破碎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。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1µm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。

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，样品制样技术是关键。

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。透射电子显微镜（TEM）仪器型号：2100F生产厂家：日本电子溶液成膜法嵌段共聚物常用该法。需用高纯易挥发的溶剂。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。

扫描电子显微镜—能谱仪（SEM－EDS）仪器型号：SEM：JSM－5600LV；EDS：IE300X3.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