聚合物改性绪论

第一章绪论聚合物改性PolymerModification

第一章绪论1.1聚合物改性的目的

1.2聚合物改性的主要方法

1.3聚合物改性发展概况19第一章绪论聚合物改性的定义

通过物理和机械方法在高分子聚合物中加入无机或有机物质，或将不同类高分子聚合物共混，或用化学方法实现高聚物的共聚、接枝、嵌段、交联，或将上述方法联用，以达到使材料的成本下降，成型加工性能或最终使用性能得到改善，或使材料仅在表面以及电、磁、光、热、声、燃烧等方面赋予独特功能等效果，统称为聚合物改性。20第一章绪论1.1聚合物改性的目的

所谓的聚合物改性，突出在一个改字。改就是要扬长补短，要发扬和保留聚合物原有的优势，抑制和克服聚合物原有的缺点，并根据实际需要赋予聚合物新的性能。21第一章绪论聚合物品种塑料Plastics橡胶Rubber合成纤维Syntheticfiber涂料Coating粘合剂Adhesive22第一章绪论塑料：优点：质轻比强度高易于成型加工耐腐蚀……缺点：韧性比较差冲击强度较低。PP、PS属于脆性材料之列。耐热性耐燃烧性加工精度23第一章绪论橡胶：优点：高弹性缺点：易老化耐油性差硫化工艺复杂未经硫化的橡胶不能作为结构材料使用24第一章绪论举例Charles.Goodyear（1800-1860）25第一章绪论合成纤维：优点：与天然纤维相比，结实耐磨缺点：穿着舒适感吸湿性、透气性、染色性抗静电性与天然纤维存在差距26第一章绪论运动服透气吸汗游泳衣仿鲨鱼皮（聚氨酯纤维）滑雪、滑冰服装，减少空气阻力27第一章绪论涂料油漆

“油”桐油

“漆”大漆自清洁涂料28第一章绪论粘合剂聚合物与溶剂、填料、颜料等的混合物主剂&助剂29第一章绪论聚合物改性科学广阔的研究空间塑料增韧-共混改性橡胶补强-填充改性热塑弹性体-化学改性提高纤维的染色性-表面改性……几乎聚合物所有的性能都可以通过改性方法得到改善。30第一章绪论聚合物改性的三个主要目的①克服聚合物原有的缺点，赋予聚合物某些新的性能与功能②改善聚合物的加工工艺性能③降低材料的生产成本

总之，聚合物改性就是要在聚合物的使用性能、加工性能与生产成本三者之间寻求一个最佳的平衡点。31第一章绪论聚合物改性的意义新品种的开发越来越困难已开发的品种数以万计，工业化的三百余种。资源限制、开发费用、环境污染使用性能的多样化、复杂化，要求材料有多种性能及功能，单一聚合物难以实现。聚合物改性科学应运而生——获取新性能聚合物的简洁而有效的方法。32第一章绪论实例：塑料薄膜水果、蔬菜保鲜膜：要求薄膜对不同的气体（O2CO2H2O）有选择透过的能力农用地膜、棚膜：透光性、防雾滴性、保温性、耐老化性高档包装膜：印刷、金属喷镀输血袋：抗凝血性一般包装膜：降解性磁带膜、电绝缘膜、分离膜…

…33第一章绪论聚合物改性学科与高分子合成学科已经成为不可分割的姊妹学科作为一门独立的学科，在聚合物科学的发展中扮演着越来越重要的作用。34第一章绪论1.2聚合物改性的主要方法共混改性填充改性纤维增强复合材料化学改性表面改性35第一章绪论1.2.1共混改性共混改性的产生与发展，受到了冶金行业的启示金属合金→聚合物合金36第一章绪论狭义与广义的共混定义狭义定义：

两种或两种以上的聚合物经混合制成宏观均匀的材料的过程。广义的共混包括了物理共混化学共混物理化学共混37第一章绪论共混改性的方便之处1.可用密炼机、挤出机等聚合物加工设备实施共混，工艺过程易于控制。2.可供配对共混的聚合物品种多。38第一章绪论三点优势1通过共混改性，可以大幅度提高聚合物的性能。如塑料增韧。超韧尼龙。2通过共混改性，可使各组分的性能互补，开发出综合性能优异的材料。如改善工程塑料的加工性能（PC/ABS）。3通过共混改性，可以降低生产成本。使价格昂贵的工程塑料应用领域拓宽。39第一章绪论1.2.2填充改性及纤维增强复合材料在聚合物的成型过程中加入填充剂，目的在于：

降低成本改善聚合物的性能赋予聚合物某些特殊的功能炭黑对橡胶的补强是最成功的例子39第一章绪论1.2.2填充改性及纤维增强复合材料增强改性往往是通过使用玻璃纤维、碳纤维、金属纤维或具有大长径比、径厚比的填料，改善材料性能的方法。40第一章绪论涉及到了有机材料与无机材料的性能互补问题，能否很好地结合的问题→为聚合物改性学科提供了宽泛的研究领域。纳米材料使填充改性出现了从量变到质变的飞跃（石墨烯导电导热）纤维增强复合材料：玻璃纤维

天然纤维

轻质高强芳纶41第一章绪论1.2.3化学改性所谓化学改性原则上是指在高分子化合物主链上发生化学反应，从而使高分子化合物具有更好的性能或全新的功能。这种化学反应有的是在高分子化合物形成时完成的，有的则是在高分子主链上再进行。包括了嵌段、接枝共聚物，交联聚合物、互穿聚合物网络等等。42第一章绪论例子橡胶的硫化是早期的化学改性方法（1839年Goodyear）接枝共聚——ABS。优良的抗冲性能、良好的刚性、耐油性和优良的成型加工性。嵌段共聚——SBS热塑弹性体。既能用热塑性塑料的成型方法进行加工，又具有橡胶高弹性的新材料。互穿聚合物网络——用化学方法制备的机械共混物，性能优异。43第一章绪论1.2.4表面改性材料的表面特性是材料的重要性能之一。某些应用领域，对表面性能有特殊要求。印刷、涂装、粘合、染色防雾、防静电、防尘接触——生物相容性、血液相容性已发展成为一门独立的学科。44第一章绪论1.3聚合物改性发展概况几个重要的里程碑事件：

1942年，采用机械熔融共混法将NBR掺和于PVC之中，制成了分散均匀的共混物。这是第一个实现了工业化生产的聚合物共混物。1948年，HIPS1948年，机械共混法ABS问世，聚合物共混工艺获得重大进展。二者可称为高分子合金系统研究开发的起点。

45第一章绪论1942年，制成了苯乙烯和丁二烯的互穿聚合物网络（IPN），商品名为“Styralloy”,首先使用了聚合物合金这一名称。1960年，建立了IPN的概念，开始了一类新型聚合物共混物的发展。IPN已成为共混与复合领域一个独立的重要分支。46第一章绪论1965年，Kato研究成功OsO4电镜染色技术，使得可用透射电镜直接观察到共混物的形态，这一实验技术大大促进了聚合物改性科学理论和实践的发展，堪称聚合物发展史上重要的里程碑。1965年，热塑弹性体SBS、SIS问世，并用相畴（domain）理论加以解释。制得了在室温下具有橡胶的高弹性，塑料加工温度下可进行加工的新型材料，聚合物改性理论也获得重要进展。47第一章绪论1975年，美国Dupont公司开发了超韧尼龙Zytel-ST系列。这种材料是PA与聚烯烃或橡胶的共混物，大幅度提高了PA的冲击强度。近年来，开发成功的聚合物改性体系不胜枚举。48第一章绪论增韧理论的重要发展20世纪70年代，增韧机理研究主要是对弹性体增韧脆性塑料体系的研究，最著名的增韧理论是银纹-剪切代理论。80年代以来，则对韧性聚合物基体进行了研究。90年代以后，非弹性体（刚性有机粒子或刚性无机粒子）增韧机理的研究广泛开展起来，为高强度、高韧性新型材料的开发奠定了理论基础。49第一章绪论新材料不断涌现纳米材料的出现，使聚合物填充改性、增韧机理研究获得了新的发展，给材料领域带来了无限生机。高强、高模碳纤维、芳纶纤维的出现使纤维增强复合材料的性能提高到新的档次，其理论研究也上升到新的水平。50第一章绪论如上所述，在聚合物改性科学的发展中，新材料的涌现，改性理论的发展，实验技术的改进三者是相辅相成的。新材料的涌现为理论的发展不断提出新的课题，理论的发展反过来又指导了新材料的开发。而这一开发→研究→开发过程的循环必须有先进的实验技术与仪器设备做保证。51第一章绪论小结三个目的及意义五种主要方法几个重要的历史事件新材料、新理论、新技术52第二章共混改性基本原理聚合物改性PolymerModification

54第二章共混改性基本原理聚合物改性的主要方法共混改性填充改性纤维增强复合材料化学改性表面改性第二章共混改性基本原理2.1基本概念按最宽泛的聚合物共混概念，共混改性应包括物理共混化学共混物理/化学共混56第二章共混改性基本原理

2.1.1聚合物共混与高分子合金的概念物理共混（blend）就是通常意义上的“混合”，简单的机械共混。物理/化学共混（就是通常所称的反应共混）是在物理共混的过程中兼有化学反应，可附属于物理共混；化学共混则包括了接枝、嵌段共聚及聚合物互穿网络（IPN）等，已超出通常意义上的“混合”的范畴，而应列入聚合物化学改性的领域了。第二章共混改性基本原理本课程在聚合物共混改性部分只介绍物理共混和附属于物理共混的物理/化学共混，而将在化学改性部分（第5章）介绍聚合物互穿网络（IPN）等内容。

2.1.1聚合物共混与高分子合金的概念58第二章共混改性基本原理

如果将聚合物共混的涵义限定在物理共混的范畴之内，则可对聚合物共混作出如下定义：

聚合物共混，是指两种或两种以上聚合物经混合制成宏观均匀物质的过程。共混的产物称为聚合物共混物。

2.1.1聚合物共混与高分子合金的概念第二章共混改性基本原理聚合物共混概念的扩展对这一聚合物共混的概念可以加以延伸，使聚合物共混的概念扩展到附属于物理共混的物理/化学共混的范畴。更广义的共混还包括以聚合物为基体的无机填充共混物。此外，聚合物共混的涵盖范围还可以进一步扩展到短纤维填充聚合物体系。2.1.1聚合物共混与高分子合金的概念60共混改性的产生与发展，受到了冶金行业的启示金属合金→聚合物合金第二章共混改性基本原理，但是。。。。。2.1.1聚合物共混与高分子合金的概念第二章共混改性基本原理高分子合金的概念聚合物共混改性的研究是受到冶金行业中合金制造的启示而发展起来的，但是，高分子合金的概念并不等同于聚合物共混物。高分子合金是指含多种组分的聚合物均相或多相体系，包括聚合物共混物和嵌段、接枝共聚物。高分子合金材料通常应具有较高的力学性能，可用作工程塑料。

2.1.1聚合物共混与高分子合金的概念62第二章共混改性基本原理2.1.2共混改性的主要方法共混改性的基本方法物理共混化学共混物理/化学共混第二章共混改性基本原理按共混时物料的状态熔融共混溶液共混乳液共混2.1.2共混改性的主要方法64第二章共混改性基本原理2.1.2共混改性的主要方法（1）熔融共混熔融共混是将聚合物组分加热到熔融状态后进行共混。应用极为广泛的一种共混方法。在工业上，熔融共混是采用密炼机、开炼机、挤出机等加工机械进行的，是一种机械共混的方法。通常所说的机械共混，主要就是指熔融共混。熔融共混是最具工业应用价值的共混方法。第二章共混改性基本原理2.1.2共混改性的主要方法（1）熔融共混开炼机密炼机挤出机66第二章共混改性基本原理2.1.2共混改性的主要方法造粒粉碎粉状共混料粒状共混料直接成型为部件聚合物Ⅰ聚合物Ⅱ初混熔融共混熔融共混过程示意第二章共混改性基本原理2.1.2共混改性的主要方法熔融共混法的优点原料准备操作简单。熔融时，扩散对流作用激化，强剪切分散作用，相畴较小。强剪切及热的作用下，产生一定数量的接枝或嵌段共聚物，促进体系相容性。68第二章共混改性基本原理2.1.2共混改性的主要方法选择熔融共混时，应注意易熔聚合物，若温度过高，设备制造困难。各组分熔融温度和热分解温度相近。熔体粘度相近。弹性模量值悬殊不大，否则会受力不均，剪切力主要集中在弹性模量高的组分上。初混、增加混炼次数有利。但应注意降解。第二章共混改性基本原理2.1.2共混改性的主要方法（2）溶液共混

与熔融共混不同，溶液共混主要应用于基础研究领域。溶液共混是将聚合物组分溶于溶剂后，进行共混。该方法具有简便易行、用料量少等特点，特别适合于在实验室中进行的某些基础研究工作。在实验室研究中，通常是将经溶液共混的物料浇铸成薄膜，测定其形态和性能。70第二章共混改性基本原理2.1基本概念（2）溶液共混第二章共混改性基本原理2.1.2共混改性的主要方法（3）乳液共混

乳液共混是将两种或两种以上的聚合物乳液进行共混的方法。如果共混产品可以以乳液的形式应用（如用作乳液型涂料或粘合剂），则可以考虑采用乳液共混的方法。72第二章共混改性基本原理2.1.3关于共混物形态的基本概念聚合物共混物的形态是聚合物共混改性研究的一个重要内容。这是因为：共混物的形态与共混物的性能有密切关系共混物的形态又受到共混工艺条件和共混物组分配方的影响于是，共混物的形态研究就成了研究共混工艺条件和共混物组分配方与共混物性能的关系的重要的中间环节。第二章共混改性基本原理2.1.3关于共混物形态的基本概念共混工艺条件、配方共混物形态共混物性能74第二章共混改性基本原理2.1.3关于共混物形态的基本概念共混物形态的划分

共混物的形态多种多样，可分为“两大体系三种基本类型”：①均相体系：热力学相容体系。各相同性材料，性能往往介于各组分聚合物性能之间。聚合物A聚合物B均相结构Homogeneousphase第二章共混改性基本原理2.1.3关于共混物形态的基本概念共混物形态的划分②非均相体系“海-岛结构”，为一种两相体系，且一相为连续相，一相为分散相“海-海结构”，

也是两相体系，但两相皆为连续相，相互贯穿。76第二章共混改性基本原理2.1.3关于共混物形态的基本概念海-岛型相结构Sea-islandsphase聚合物A聚合物B海-海型相结构Sea-seaphase第二章共混改性基本原理2.1.3关于共混物形态的基本概念在聚合物共混物的不同形态结构中，两相体系（特别是以熔融共混法制备的“海-岛结构”两相体系）比均相体系更具重要性。这首先是因为均相体系与两相体系在数量上的差异。研究结果表明，能够形成均相体系的聚合物对是很少的，只发现了100多种。而能够形成两相体系的聚合物对却要多得多。这样，研究和应用两相体系就比均相体系有更多的选择余地。78第二章共混改性基本原理2.1.3关于共混物形态的基本概念更重要的是，均相体系共混物的性能往往介于各组分单独存在时的性能之间；而两相体系共混物的性能，则有可能超出（甚至是大大超出）各组分单独存在时的性能。就总体而言，两相体系的实际应用价值大大高于均相体系。因此，两相体系在研究与应用中就比均相体系受到了更多的关注与重视。第二章共混改性基本原理2.1.3关于共混物形态的基本概念共混物的“均相”概念在聚合物共混中形成的均相体系，显然不同于小分子混合时所可能达到的均相体系。已有的研究结果表明，在高分子领域，即使是在均聚物中，亦会有非均相结构存在。在结晶聚合物中有晶区与非晶区的差别。对于聚合物共混物，更无法实现绝对的“均相”。因此，只能为聚合物共混物的均相体系确定一个较为现实的判定标准。80第二章共混改性基本原理2.1.3关于共混物形态的基本概念均相结构海-岛结构第二章共混改性基本原理2.1.3关于共混物形态的基本概念均相的判定在大多数情况下，可以用玻璃化转变温度（Tg）作为判定的标准。均相体系：两种聚合物共混后，形成的共混物具有单一的Tg；两相体系：两种聚合物共混后，形成的共混物具有两个Tg。82第二章共混改性基本原理2.1.3关于共混物形态的基本概念关于“海-岛结构”在共混体系中，一个为分散相，一个为连续相的体系被形象地成为“海岛结构”。首先要了解：哪种聚合物是连续相，哪种聚合物是分散相。这对决定共混物的性能十分重要。第二章共混改性基本原理2.1.3关于共混物形态的基本概念连续相体现共混物的基本性能，尤其是力学性能，如：模量弹性强度等塑料是连续相，共混物类似塑料；橡胶是连续相，共混物类似橡胶。分散相对：内耗生热抗冲性能气体扩散传热渗透粘着光学性能等有重要影响。84第二章共混改性基本原理2.1.3关于共混物形态的基本概念例：BR/PS体系140℃，高温混炼。PS为连续相。硬度高、ℇ%低、压缩模量、回弹性低。常温反炼(70～100℃),BR为连续相。硬度低、回弹性高、ℇ%大、压缩模量小。第二章共混改性基本原理2.1.3关于共混物形态的基本概念关于“海-海结构”两相都是连续相的相互贯穿的结构称为海海结构。形成这种结构时，体系往往既不具有塑料的刚性，也不体现橡胶的优良弹性，力学性能低下。普通的共混产品，力求避免这种形态。海海结构→配制母粒，降低能耗，提高分散效率。海海结构→IPN86第二章共混改性基本原理2.1.3关于共混物形态的基本概念与形态有关的其它要素关于聚合物共混物的形态，还有几个关键的要素，其中包括分散度和均一性。分散度与均一性这两个概念都是为表征“海-岛结构”两相体系的形态而提出的。第二章共混改性基本原理2.1.3关于共混物形态的基本概念分散度分散度是指“海-岛结构”两相体系中分散相物料的破碎程度，用通俗的话说，就是指打得散不散。可以用分散相颗粒的平均粒径和粒径分布来表征。打得碎，粒径小，就说分散程度高；打得不碎，粒径大，分散不好。88第二章共混改性基本原理2.1.3关于共混物形态的基本概念第二章共混改性基本原理2.1.3关于共混物形态的基本概念均一性均一性是指分散相物料分散的均匀程度，亦即分散相浓度的起伏大小。用通俗的话说，是指混得匀不匀。均一性可借助于数理统计的方法进行定量表征。90第二章共混改性基本原理2.1.3关于共混物形态的基本概念分散度与均一性示意图a:分散度好均一性不好;b:均一性好分散度不好第二章共混改性基本原理2.1.3关于共混物形态的基本概念相界面在两相体系中，相界面也是共混物形态中的一个要素。定义：相界面是两相体系分散相与连续相之间的交界面。两相之间界面结合的良好与否，无疑会对共混物的性能产生重要影响。关于共混物相界面的研究，已成为聚合物共混物研究中的热点课题。92第二章共混改性基本原理2.1.3关于共混物形态的基本概念过渡层结构示意图体现了两相之间有限的相容性过渡层内，存在着相互溶解的状态第二章共混改性基本原理2.1.3关于共混物形态的基本概念94第二章共混改性基本原理2.1.3关于共混物形态的基本概念相界面的效应力的传递效应光学效应诱导效应声学效应电学效应热学效应。。。。第二章共混改性基本原理

2.1.4关于相容性的基本概念相容性（compatibility）相容性（compatibility），是指共混物各组分彼此相互容纳，形成宏观均匀材料的能力。不同的聚合物对之间，这种相互容纳的能力差别很大，可按相容的程度划分为三个等级：完全相容部分相容不相容96极好的有限的几乎没有完全相容体系部分相容体系不相容体系第二章共混改性基本原理

2.1.4关于相容性的基本概念（a）完全相容：混合前，两种聚合物分别有自己的Tg；共混后，形成的共混物只有一个Tg；（b）部分相容：共混后，形成的共混物仍有两个Tg，与混合前相比，两个Tg相互靠近了；（c）不相容：共混后仍是两个Tg，且其位置与混合前基本相同。第二章共混改性基本原理

2.1.4关于相容性的基本概念完全相容的判据完全相容的聚合物共混体系，其共混物可形成均相体系。形成均相体系的判据可作为聚合物对完全相容的判据。98如果两种聚合物共混后，形成的共混物具有单一的Tg，就可以认为该共混物为均相体系。相应地，如果某聚合物对形成的共混物具有单一的Tg，则亦可认为该聚合物对是完全相容的。第二章共混改性基本原理

2.1.4关于相容性的基本概念部分相容的判定部分相容的聚合物，其共混物为两相体系。聚合物对部分相容的判据，是两种聚合物的共混物具有两个Tg，且两个Tg峰较每一种聚合物自身的Tg峰更为接近。第二章共混改性基本原理

2.1.4关于相容性的基本概念不相容聚合物的共混物也有两个Tg峰，而且，两个Tg峰的位置与每一种聚合物自身的Tg峰是基本相同的。不相容的判定100第二章共混改性基本原理

2.1.4关于相容性的基本概念“部分相容”是一个很宽泛的概念，它在两相体系的范畴之内，涵盖了不同程度的相容性。对部分相容体系（两相体系），相容性的优劣具体体现在界面结合的牢固程度、实施共混的难易，以及共混组分的分散度和均一性等诸多方面。第二章共混改性基本原理

2.1.4关于相容性的基本概念相容化（compatibilisation）良好的相容性，是聚合物共混物获得良好性能的一个重要前提。然而，在实际应用中，许多聚合物对的相容性却并不理想，难以达到通过共混来对聚合物进行改性所需的相容性。于是，就需要采取一些措施来改善聚合物对之间的相容性。这就是相容化。102第二章共混改性基本原理

2.1.4关于相容性的基本概念互溶性（solubility）互溶性，亦可称为溶解性。具有互溶性的共混物，是指达到了分子程度的混合的共混物。吉布斯自由能ΔGm<0在聚合物共混物中，分子程度的混合是难以实现的。第二章共混改性基本原理

2.1.4关于相容性的基本概念溶混性（miscibility）具有溶混性的共混物，是指可形成均相体系的共混物。其判据为共混物具有单一的Tg。溶混性这一概念，在共混改性研究中，特别是均相共混体系的研究中，是一个被普遍接受的概念。可以看出，溶混性的概念相当于前述相容性概念中的完全形容。104相容性完全相容部分相容不相容溶混性绝大多数聚合物对使用增容剂提高相容性均相体系第二章共混改性基本原理

2.1.4关于相容性的基本概念概念间的关系第二章共混改性基本原理

2.1.4关于相容性的基本概念关于“不相容体系的相容性”例如：文献报道，丁苯橡胶/顺丁橡胶并用体系的相容性比丁腈橡胶/乙丙橡胶的相容性好。实际上，这两个体系都是互不相容的，都有两个Tg。习惯上仍然可以对他们进行比较从而引出了不相容体系的相容性这种习惯说法，这是一种广义的相容性概念。106第二章共混改性基本原理

2.1.4关于相容性的基本概念广义相容性定义这里所指的相容性是指两种材料共混时分散难易程度和所得共混物的动力学稳定性。越容易分散，所得共混体系的稳定性越大，我们就说它们的相容性越好，尽管它们本来是不相容的。第二章共混改性基本原理

2.1.4关于相容性的基本概念基于目前的共混理论，完全相容的体系并不是理想的体系。所得共混物的性能往往介于各组分单独存在时的性能之间。理想的体系是部分相容或不相容但界面结合很好的体系。共混物的性能可能超出各组分单独存在时的性能。108第二章共混改性基本原理

2.1.5聚合物共混物的分类(1)按共混物形态分类均相体系两相体系：海岛结构海海结构第二章共混改性基本原理

2.1.5聚合物共混物的分类(2)按共混方法分类熔融共混物溶液共混物乳液共混物110第二章共混改性基本原理

2.1.5聚合物共混物的分类(3)按改善的性能或用途分类抗静电阻燃电磁屏蔽第二章共混改性基本原理

2.1.5聚合物共混物的分类(4)按聚合物的档次划分分为通用塑料/通用工程塑料共混物、通用工程塑料／通用工程塑料共混物、通用工程塑料／特种工程塑料共混物，等等。通用塑料有聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等。通用工程塑料有聚酰胺(PA)也称尼龙、聚甲醛(POM)、聚苯醚(PPO)、聚碳酸酯(PC)、热塑性聚酯(PET、PBT)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)。特种工程塑料包括聚苯硫醚(PPS)、聚芳醚酮(PEK、PEEK等)、聚苯醚砜(PES)、聚砜(PSF)、聚酰亚胺(PI)、聚芳酯(PAR)、液晶聚合物(LCP)等。112第二章共混改性基本原理

2.1.5聚合物共混物的分类(5)按主体聚合物划分以塑料合金为例：

PA合金

PC合金

POM合金

……这是目前较为普遍采用的塑料合金分类方法。第二章共混改性基本原理小结聚合物共混物、高分子合金熔融共混、溶液共混、乳液共混均相体系、两相体系(海岛结构、海海结构)均一性、分散性、相界面完全相容、部分相容、不相容相容性的狭义、广义定义互溶性、溶混性按形态、共混方法、用途、档次、主体聚合物分类114第二章共混改性基本原理

2.2聚合物共混物的形态如前所述，聚合物共混物的形态可分为均相体系和两相体系。其中，两相体系又可分为“海-岛结构”两相体系和“海-海结构”两相体系。其中，“海-岛结构”两相体系是最常见的聚合物共混物形态，也是本课程介绍的重点。第二章共混改性基本原理

2.2聚合物共混物的形态“海-岛结构”两相体系的形态，包括两相之中哪一相为连续相，哪一相为分散相；分散相颗粒分散的均匀性、分散相的粒径及粒径分布；两相之间的界面结合都是形态研究中要涉及的重要问题。116第二章共混改性基本原理2.2.1共混物形态的研究及制样方法共混物形态的研究方法有很多。可分为两大类：其一是直接观测形态的方法，如电子显微镜法，相差显微镜→可以直接观察到共混体系的形貌与结构其二是间接测定的方法，如动态力学性能测定法。可以测定共混体系的Tg，间接推断共混体系的结构。第二章共混改性基本原理2.2.1共混物形态的研究及制样方法参数OMSEMTEM放大倍数-1~50010~106102~5×106分辨率(nm)500~10005~100.1~0.2维数-2~332景深(μm)~110~100~1观测尺寸范围(nm)103~1051~1040.1~100样品-固体或液体固体固体118第二章共混改性基本原理2.2.1共混物形态的研究方法电子显微镜法采用电子显微镜法观测共混物形态，其制样方法的选择无疑具有重要意义。首先是取样方法。取样可以在共混样品制备完成后进行，反映的是共混过程完成后样品的形态；也可以在共混过程中取样，以反映共混过程中共混体系的形态变化。第二章共混改性基本原理2.2.1共混物形态的研究方法电子显微镜电子束代替光线，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）

第二章共混改性基本原理2.2.1共混物形态的研究方法第二章共混改性基本原理2.2.1共混物形态的研究方法制样方法取样后，要对样品进行适当的处理（即制样），以便电镜观测。总的原则是把两相分开加以研究。常用的制样方法有染色法、刻蚀法、低温折断法等。122第二章共混改性基本原理2.2.1共混物形态的研究方法a.染色法四氧化锇可以与橡胶大分子中的双键发生反应，生成锇酸酯。作用ⅰ使样品本身变硬，有利于制备超薄切片ⅱ橡胶相带上了重金属原子Os，电子不易透过，塑料相不带Os电子易透过，二者形成反差。照片上：橡胶→黑色；塑料→白色第二章共混改性基本原理2.2.1共混物形态的研究方法124第二章共混改性基本原理2.2.1共混物形态的研究方法制样方法样品置于OsO4蒸气中数小时；室温下1%的OsO4水溶液浸渍48小时；晾干后进行超薄切片。不含双键的体系可用其他方法如RuO4染色。