第二章 多组分聚合物的物理化学原理
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第二章 多组分聚合物的物理化学原理. 一 . 聚合物之间的相容性 1.1 热力学相容性 由不同聚合物组成的共混体系,聚合物之间的相容性是 决定共混物性能的关键,是研究共混物结构和性能关系的基 础。了解和掌握相容性的热力学原理,对于正确选择共混物 的组分、制备方法以及获得性能优异的聚合物合金材料都是 十分重要的。. 第二章 多组分聚合物的物理化学原理. 聚合物之间究竟达到什么程度上的混合才算是热力学相 容?回答这个问题比小分子的溶解性要复杂得多。关键问题 是相容性的实验判据不够明确。. 小分子的热力学相容:分子水平的互溶 大分子的热力学相容: ?.

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第二章 多组分聚合物的物理化学原理

一. 聚合物之间的相容性

1.1 热力学相容性

由不同聚合物组成的共混体系,聚合物之间的相容性是

决定共混物性能的关键,是研究共混物结构和性能关系的基

础。了解和掌握相容性的热力学原理,对于正确选择共混物

的组分、制备方法以及获得性能优异的聚合物合金材料都是

十分重要的。


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第二章 多组分聚合物的物理化学原理

聚合物之间究竟达到什么程度上的混合才算是热力学相

容?回答这个问题比小分子的溶解性要复杂得多。关键问题

是相容性的实验判据不够明确。

小分子的热力学相容:分子水平的互溶

大分子的热力学相容:?


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第二章 多组分聚合物的物理化学原理

如果用小分子溶解性的标准来衡量,聚合物间应达到链

节水平的随意混合才能称真正的互溶,因为链节与小分子尺

寸相当。

实际上,由于目前尚无用于描述链节互溶的参数,因此

通常把聚合物之间在链段级上的混合就称为相容,即混合单

元是链段。只要测定的精确度达到和链段尺寸相当,该方法

就可用来判别聚合物间的相容性。

用玻璃化温度法测定相容性,正是基于这个认识。

若测得共混物有两个Tg,认定共混物是不相容体系。但如果只测得一个Tg,是否真正相容则仍不能确定。


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第二章 多组分聚合物的物理化学原理

从工程技术角度看,共混体系中微区尺寸小于15nm(相

当于链段的尺寸)就认为是相容体系。

但从基础理论研究的角度来看,这样的相容尺度似乎还

嫌太大。随着近代测试技术的发展,现在已能测出2~4nm分

散相微区的存在。因此,相容性判据的真正解决,还有待实

验技术的进一步发展。

基于上述讨论,对同一个共混体系采用不同的测定方法,

其相容性会有不同的结论,就不足为奇了。


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第二章 多组分聚合物的物理化学原理

1.2 工艺相容性或力学相容性

两种聚合物共混从热力学相容到宏观上完全分离、析

出,还存在相容程度的概念,并不像低分子溶质和溶剂混合

那么简单明确,要么溶解,要么不溶解。

很多具有两相结构的聚合物共混物,他们是热力学不相

容体系,但又不是两种聚合物完全分离的体系。而是一种聚

合物以微区形式均匀分散于另一种聚合物基体中,在两相界

面存在着过渡层(两种聚合物分子共存)。


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第二章 多组分聚合物的物理化学原理

在过渡层的小范围内两种分子是相容的,而整个共混物

又是分相的,所以也把这类共混物说成具有一定程度的相

容。大部分聚合物合金都是这种具有一定程度相容的共混体

系,它们在热力学上是不相容的,但在动力学上是相对稳定

的,使用过程不会发生剥离现象,我们把这种意义上的相容

性称为工艺相容性。


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第二章 多组分聚合物的物理化学原理

工艺相容性着重从工艺的角度评价聚合物的可混程度、

均匀分散性和宏观稳定性。通常,符合工艺相容性要求的共

混体系,其力学性能都较原聚合物有所改进。因此,也有以

共混物力学性能改进的程度来评价相容性的。即将共混后力

学性能获得明显改进的体系,称为力学相容体系。

热力学相容性:只有相容和不相容之分

工艺相容性:有相容性好与不好之分


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第二章 多组分聚合物的物理化学原理

强化共混操作或延长共混时间不能作为改变聚合物之间

相容性的方法。这些措施只是满足两种聚合物充分混合的条

件,而不可能使不相容体系转变成相容体系。

例如PS和PMMA进行熔融共混,不管混炼时间多长,

共混的强度多大,其产物总是不相容的共混物。

而PS和PPO共混,即使所用混合器转速再慢,共混后存

放时间再长,最终产物仍是均相聚合物合金,因为相容性是

由聚合物的热力学性质决定的。除非采取特殊措施,相容性

是不可改变的。


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第二章 多组分聚合物的物理化学原理

二. 相容性的热力学基础

2.1 相容性的热力学分析

两种聚合物共混能否相容,是由它们的热力学性质所决

定的。要使两种聚合物相容,共混体系的混合自由能必须满

足下列条件:

ΔGm =ΔHm- TΔSm<0(2—1)

式中的ΔHm和ΔSm分别为摩尔混合热和混合熵;T是绝

对温度。

由式(2—1)可知,正的混合热不利于两者相容。


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第二章 多组分聚合物的物理化学原理

对于聚合物合金体系,若两种聚合物分子之间没有特殊

的相互作用(如形成氢键),混合过程ΔHm>0,即混合时

吸热。混合过程虽然熵是增加的,但由于高分子和高分子混

合熵的增加很有限,一个由x个链节组成的高分子比x个小分

子对体系熵的贡献要小得多。因此,一般情况下,熵项不足

以克服热项对ΔGm的贡献,即大多情况下不能满足式(2—

1)的条件,所以,大多数聚合物合金是不相容体系。


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第二章 多组分聚合物的物理化学原理

Scott以Flory的高分子溶液理论为基础,对简单的二元

共混体系进行了定量描述。

由Flory格子模型理论导出的高分子溶液混合自由能表

达式为:

ΔGm = RT(n1lnφ1+n2lnφ2+χ1n1φ2) (2—2)

式中前两项是熵项,最后一项是热项。由于φ是小于1的数,故熵项是负值,有利于两种聚合物相容。而热项对ΔG的贡献主要取决于χ1值,其值越大,越不利于相容。


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第二章 多组分聚合物的物理化学原理

Scott把上述Flory关于高分子—溶剂体系间的关系式进一

步发展到聚合物—聚合物体系。在此情况下,聚合物 A 和聚

合物 B 混合,其混合自由能应为:

ΔGm = RT(nAlnφA+nBlnφB+χABnAxAφB) (2—3)

式中χAB称为聚合物—聚合物相互作用参数,xA为高分子

A的链节数(聚合度)。


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第二章 多组分聚合物的物理化学原理

设高分子链节的摩尔体积为VR,体系的总体积为V,

则:

nA = VφA/VRxA

nB = VφB/VRxB(2—4)

式中xB为高分子B的链节数,将式(2—4))代入(2—3),

整理后得Scott方程:

(2—5)


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第二章 多组分聚合物的物理化学原理

聚合物A和B之间能否相容,取决于熵项和热项值的相对

大小。由式2—5可知,对于熵项,xA和xB愈大,其绝对值愈

小。即分子量愈大,愈不利于相容;对于热项,χAB愈大愈

不利于相容。该式还表明,当聚合物分子量很高时,体系的

自由能主要由混合热决定。这就是说,对聚合物合金体系,

混合热对体系的相容性起着主要的作用。

既然χAB是决定热项的关键,不同的χAB值就会显示不

同的相容性。由式(2—5)所决定的 ΔGm—组成曲线的形

状也随之改变。


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(1)χAB = 0.01

(2)χAB = 0.1;

(3)χAB = 0.03;

xA = xB = 100

图2—1 χAB值对ΔGm—组

成曲线的影响


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第二章 多组分聚合物的物理化学原理

图2—1是在xA = xB = 100时,所得的ΔGm一组成曲线。

当χAB值很小(例如等于0.01)时,ΔGm值在整个组成范围

内都小于零,曲线(1)呈现一极小值。此时,体系在整个

组成范围内都是均一的相。这种以任意组成混合都形成均相

的体系,称为完全相容体系。

当χAB值较大(例如等于0.1)时,在整个组成范围内

ΔGm都大于零,曲线间呈现一极大值。此时,任何组成下共

混物的自由能均高于纯组分A或B的自由能,这种情况下体

系是不稳定的,必然发生相分离。


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当χAB取上述两者之间的某值(例如等于0.03),情况

就较为复杂。如图2—1中的(3)所示,虽然在整个组成范

围内ΔGm均小于零,但此时曲线有两个极小值(其对应的组

成为φ’B和φ’’B),当体系的总组成φB>φ’’B,或φB<

φ’B时,体系是均相;当总组成处于φ’B和φ’’B之间时,体

系将分离成φ’B和φ’’B两相。因为体系相分离后,可形成自

由能更小的两个稳定的相。换句话说,在体系的自由能—组

成曲线上出现两个极小值的情况下,不再是整个组成范围内

都是均相。这种在某一组成范围内分离为两相,在这个范围

以外仍保持均相的体系称为部分相容体系。


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2.2 相分离的临界条件

由图2—1可知,ΔGm<0并不能保证两种聚合物之间的

完全相容,完全相容体系的自由能—组成曲线只能有一个极

小值,曲线向上凹。这一现象在数学上需要同时满足以下两

个条件:

必要条件:ΔGm<0

充分条件: (2—6)

只满足必要条件的体系是部分相容体系。


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图2—2是部分相容体系的

ΔGm—φB曲线及其相图,曲线上

的两个极小值称为双节点。

当温度为T1时,其对应的双节

点组成为φ1’和φ1’’;温度变为

T2时,双节点组成变成了φ2’和

φ2’’。因此,在温度—φB图上可

得到不同温度下的双节点N1’和

N1’’,N2’和N2’’,……。把这些点

连接起来形成就形成了双节线。

图2—2 聚合物共混体系的自

由能—组成曲线(a)及相应

的双节线和旋节线(b)


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第二章 多组分聚合物的物理化学原理

部分相容体系的Δ G—φB曲线上,除了有双节点外,

还有两个拐点S’和S’’,拐点又称为旋节点,改变温度,旋节

点的组成φs’和φs’’也随之变化,把这些不同温度下的旋节

点连接起来,就形成了旋节线 (图2—2中的V字形虚线)。

在双节线之外体系是均相,在双节线和旋节线之间是部分相

容,在旋节线之内是不相容体系。因此双节线又称亚稳线,

旋节线又称不稳线。


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第二章 多组分聚合物的物理化学原理

随着温度改变,双节点和旋节点最终汇合于一点,此点

称为临界点,处于临界点时的温度称临界互溶温度(Tc),

这时体系的组成称临界组成。相分离的临界条件就是双节点

和旋节点汇合时的条件,在数学上必须同时满足两个条件,

即:

(2—7)


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对式2—5求二阶导数和三阶导数,并代入式2—7中,可

解得:

式中下标c表示临界值,χc为聚合物—聚合物临界相互

作用参数,常用来作为聚合物共混体系相容性的判据。若某

共混物的χAB<χc,该体系是相容的;若χAB>χc,则体系

不相容。

(2—8)


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由式2—8可知,χc仅决定于共混体系中两种聚合物的

分子量,而与聚合物本身的性质无关。分子量越小,χc值

越大,越有利于相容。当xA=xB时,式(2—8)可简化为:

从式(2—8)可计算出,当xA=xB=100时,χc= 0.02,

这个临界值是很苛刻的,多数聚合物对的χAB都高于此值,

因此大多数聚合物都不能形成均相体系。

(2—9)


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第二章 多组分聚合物的物理化学原理

2.3 二元共混相图

由于聚合物分子量很大,混合焓很小,所以热力学上真

正完全互溶,即可以任意比例互溶的聚合物对为数不多,大

多数聚合物之间是不互溶或部分互溶的。

表2—1中分别列出了一些常见的完全互溶和不互溶聚合

物对的例子。


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第二章 多组分聚合物的物理化学原理

表2—1 室温下完全互溶和不互溶聚合物对


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第二章 多组分聚合物的物理化学原理

图2—3表示了聚合物/聚合物二元体系相图的基本类型。

图2—3中(a)为任意比例互溶;(b)为具有最高临界

互溶温度(UCST);(c)表示具有最低临界互溶温度

(LCST);(e)同时有UCST和LCST;(d)和(f)表示

具有局部不互溶区域的情况。图中阴影部分为相分离区。

图2—3 聚合物/聚合物相图的基本类型


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三. 相分离机理

3.1 旋节线相分离机理

当体系的组成在相图上旋节线范围之内,是不稳定状态,

可自动发生相分离。由图2—2(a)可见,在两拐点之间曲

线的曲率是负的。该范围间曲线上的任一点U发生相分离,

其分相后的两相组成必在U的两侧,此时体系的总自由能是

下降的。因此相分离可自发地进行,这种相分离机理称为旋

节线相分离机理(SD型)。

旋节线机理的相分离过程不存在能量位垒,只要发生极微小的浓度涨落,分相就能迅速自发进行。


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特点一:

当体系中某部位的组分浓度有

微小升高,周围的同组分的分子就

自发从低浓度区向高浓度区的分子

簇扩散聚集,形成反向扩散。

反向扩散之所以能自发进行,

是因为扩散的结果导致体系自由能

下降。

图2—4 旋节线相分离机理示意图


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第二章 多组分聚合物的物理化学原理

特点二:

一旦建立起波动的浓度场,体

系的两相结构就基本固定,随着时

间的延长,分散相中B的成分逐步

增多。同时由于分相是在体系中各

处同时进行的,因而导致分散相会

相互交叠形成交错网络结构。

旋节线相分离的界面比较模糊。

一般而言,旋节线机理可形成三维共连续的形态结构。

图2—4 旋节线相分离机理示意图


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第二章 多组分聚合物的物理化学原理

3.2 成核和生长型相分离机理

体系处于旋节线和双节线之间的范围时,属亚稳态。在

N’S’,N’’S’’这两个范围内,曲率是正的这段曲线上任意一点

H若发生相分离,则相分离后的总自由能将升高,因此,这

种情况下体系不可能自发地发生相分离,需要外界轻微的活

化,造成体系浓度有较大的涨落,使其先形成分散相的“坯

核”(组成为φ’和φ’’),在此基础上再逐步长大,最终形成

两相体系,这种相分离机理称为成核和生长型机理(NG型)

成核和生长型机理的相分离过程存在能量位垒,浓度微小的涨落不会导致相分离,只有体系被活化,具有了克服形成“坯核”位垒的活化能,才能实现相分离。“活化”因子可以是杂质、震动、过冷等作用。


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第二章 多组分聚合物的物理化学原理

特点一:

体系一旦获得活化,浓度就

发生突跃性变化,一开始就形成

浓度为φB’和φB’’的两相(即双节

点的浓度)。整个过程两相的浓

度始终不变,变化的只是两相的

相对量。

最终形成的两相结构之间具

有比较清晰的界面。

图2—5 成核和增长型相分离机

理示意图


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特点二:

核的聚合物浓度为φB’’,与核

邻近的连续向浓度为φB’,而与核

相距离较远的连续相基体的浓度

仍为φB。这样,体系中就形成以

聚合物B为主体的分子流向核周围

的低浓度(φB’)区扩散,这是正

常的顺浓度梯度的扩散(扩散系

数为正值)。

按NG型机理实现相分离形成的形态结构主要为单相连续型的,即一种聚合物为连续相,另一种聚合物以颗粒的形式分散在其中。

图2—5 成核和增长型相分离机

理示意图


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第二章 多组分聚合物的物理化学原理

四. 改善相容性的方法

在制备聚合物合金时,从综合性能考虑,往往要选用结

构上有较大差异的那些聚合物组成,而结构上差异大的聚合

物之间的相容性通常不好,解决这个矛质对于获得高性能的

聚合物合金具有重要意义。

在介绍改善相容性的方法之前,先讨论一下相容聚合物

合金的结构特征,有助于对不相容体系选用合适的方法改善

相容性。


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第二章 多组分聚合物的物理化学原理

4.1 相容聚合物的结构特征

从前面已知,高分子间通常的范德华力是不利于聚合

物间相容的。因为非极性聚合物之间的ΔH都大于零,难以

满足热力学相容的基本条件。即使分子结构十分相似的聚合

物如聚苯乙烯/聚α—甲基苯乙烯、聚异戊二烯/聚丁二烯

等体系都不相容。但若高分子间存在特殊的相互作用,包括

分子间形成氢键、偶极—偶极作用、酸碱作用、电荷转移络

合等,混合过程便产生负的ΔH,即混合过程变为放热的,

有助于导致这类共混体系相容。


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第二章 多组分聚合物的物理化学原理

PVC和聚丙烯酸酯大多能够相容,它们的相容性来自酯

基与PVC间形成氢键:

聚碳酸酯与许多聚酯具有相容性。已经证实双酚A型PC

和脂肪族聚酯的混合热为负值,它们是相容的。而脂肪族的

聚碳酸酯与脂肪族聚酯却不相容,它们的混合热是正值。决

定这类共混体系混合热为正还是为负,主要来自聚酯酯基的

电子与聚碳酸酯芳环间的π—π络合作用。也就是说只有芳

香族聚碳酸酯和脂肪族聚酯间才存在特殊的相互作用。


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第二章 多组分聚合物的物理化学原理

具有相反离子电荷的高分子间形成盐或络合物可导致两

者之间的相容,这是一种很强的相互作用.典型的例子是聚

苯乙烯磺酸盐和聚三甲基苄胺苯乙烯间的相互作用。

这种相互作用的结果使得共混物的性质与均聚物有很大

的不同。例如这类聚电解质各自均可溶于水、酸、碱及某些

强极性溶剂中,而它们形成的络合物却不溶于酸碱中。


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聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)是水溶性聚合物,由于含有

酰胺基而显示碱性,它与聚丙烯酸(PAA)共混,两者能相

容,但共混物不溶于水。表明两种聚合物通过酸碱作用已形

成一种新的络合物。

分别具有富电子基团和缺电子基团的高分子,共混过程

会产生分子间的电荷转移,从而导致体系相容。具有富电子

基团的成为电子给予体高分子,具有缺电子基团的是电子接

受体,它们之间会产生较强的相互作用,即使不能达到完全

相容,共混物的力学性能也会有明显改善。


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第二章 多组分聚合物的物理化学原理

4.2 改变聚合物间相容性的方法

1. 通过共聚使分子链引入极性基团

通过共聚使分子链上引入极性基团增加分子间的相互作

用,可使相容性获得明显改善。PS是极性很弱的聚合物,仅

可与PPO,PVME(聚甲基乙烯醚)等能相容。但苯乙烯和

丙烯腈形成共聚物(SAN),却能与许多聚合物形成相容体

系或力学相容的聚合物合金。例如PC/SAN共混体系,当PC

含量达到30%时,共混物就显示很好的韧性,而PC/PS体

系,PC含量低于70%无明显增韧效果。


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第二章 多组分聚合物的物理化学原理

PVC与聚丁二烯不相容,但与丁二烯/丙烯腈的共聚物

NBR(AN含量30%~40%)能形成相容体系;PVC与PE不

相容,但是PVC与一些极性的乙烯共聚物能很好地相容,如

EVA(含VAc65%左右)、ECO(乙烯/一氧化碳共聚

物)、EVA/一氧化碳三元共聚物、乙烯/二氧化硫共聚物

等。这些共聚物中由于具有极性基团和PVC能形成偶极一偶

极相互作用或氢键,导致它们成为相容的均相体系。


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第二章 多组分聚合物的物理化学原理

2. 对聚合物分子链进行化学改性

另一种改变分子链极性的方法是对已制成的聚合物进行

化学改性。典型的例子是PE经氯化后制成的氯化聚乙烯

(CPE),可与许多聚合物相容或工艺相容。例如PE与聚甲

基丙烯酸酯类、PVC 、PCL等都不相容,而CPE和大多数

聚甲基丙烯酸酯类都是相容的,CPE/PCL,CPE/PVC都是

相容或力学相容的聚合物合金。


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第二章 多组分聚合物的物理化学原理

此外,通过对聚合物磺化、氯磺化、氢化、环氧化、氯

化氢加成等,都可使聚合物改变链结构,从而改善与其他聚

合物的相容性。例如PE和NBR(丁腈橡胶)不相容,但PE

经氯磺化后的氯磺化聚乙烯(CSPE),与NBR共混具有良

好的力学相容性。


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第二章 多组分聚合物的物理化学原理

对聚合物进行接枝共聚是对大分子链化学改性又一有效

方法。例如PS和PB共混,PB对PS无明显增韧效果。但含有

PB—g—PS的HIPS,其冲击强度比PS高出十几倍,这和接

枝共聚物改善两者的相容性有关。类似的还有EVA—g—

PVC、CPE—g—PVC等接枝物,它们与PVC共混,力学相

容性都有较大提高。


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第二章 多组分聚合物的物理化学原理

3. 通过共聚使分子链引入特殊相互作用基团

通过共聚使聚合物分子链上引入特殊相互作用基团,使

之可与其他聚合物形成氢键、离子、偶极、酸碱作用等。

将苯乙烯与含羟基的单体共聚,使PS分子链中引入含羟

基的单元,可大大改善与聚酯类、聚醚类聚合物的相容性。

这些含羟基的单体有:


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第二章 多组分聚合物的物理化学原理

PS中引入的羟基含量越高,它与碳基、醚基间形成氢键

的密度越高,越有利于相容。例如PS与聚甲基丙烯酸乙酯

(PEMA)完全不相容,但只要在PS分子链中引入1%摩尔

的含羟基单元,即可与PEMA形成相容体系,由此可见形成

氢键对改进相容性的效果是何等之大。


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第二章 多组分聚合物的物理化学原理

4. 形成IPN或交联结构

只要一种聚合物和另一种单体(低聚体)能互溶,或者

两种低聚体能互溶,就可形成聚合物的互穿网络结构,而且

这种相态结构永久地被保存下来,即具有强迫互溶作用。

同样的聚合物组成,机械共混时不相容或不具有力学相

容性,但形成IPN后,则聚合物合金显示优异的性能,这已

被无数实例所证明。


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第二章 多组分聚合物的物理化学原理

在不相容的聚合物共混体系中,通过化学交联使两组分

间形成化学键,也可起到强迫改善相容性的作用。

例如,SBR/BR(聚丁二烯橡胶)共混胶显示两个Tg,而

硫化后却只显示一个Tg,消除了共混胶硫化前的所有特征,

表明其相容性大大增加。

PE/PVC,PE/NR,PE/NBR等体系,交联之后相容性也

都有所改善。


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第二章 多组分聚合物的物理化学原理

5. 改变分子量

前已述及,聚合物对的分子量与它们的相容性密切有

关。在橡胶/橡胶、橡胶/塑料的共混塑炼过程证实,采用多

段塑炼有利于两组分的分散和相容,就是因为多段塑炼使聚

合物分子量降低较多的缘故。

6. 使用相容剂

相容剂的应用已经成为改善聚合物间相容性的最有效方

法。下面专门讨论这一问题。


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第二章 多组分聚合物的物理化学原理

4.3 增容剂的应用

在不相容的共混物体系中,由于一种第三组分的存在,

往往会使共混物的力学相容性显著改善,该第三组分就称为

相容剂或增容剂。

相容剂在共混物中的作用,主要是降低两相间的界面张

力,有利于提高分散相的稳定性和分散程度,使界面粘结力

增大,从而使原来不具有力学相容性的体系变成综合性能优

良的聚合物合金。

相容剂:大多是一些特殊结构的共聚物,它们兼有共混物两组分的结构特征,或者和其中的组分具有特殊的相互作用。


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第二章 多组分聚合物的物理化学原理

4.4 相容剂的类型

相容剂有各种不同类型,而且还在不断发展中,这里介

绍非反应性共聚物相容剂。


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第二章 多组分聚合物的物理化学原理

(1) AB型相容剂

这种相容剂兼有共混物两种聚合物的链段,例如,PS—

b—PMMA是PS/PMMA的相容剂,PB—g—PS是PB/PS的

相容剂,EPM是PE/PP的相容剂等等。

嵌段共聚物、接枝共聚物、无规共聚物均可作为相容剂。

氯化聚乙烯并不是共聚物,但对PVC/PE体系有增容作

用。加入20%CPE,可使PVC/HDPE(50/50)由典型的脆

性体系转变为典型的韧性体系。因为CPE中的Cl原子呈无规

分布,其实际的分子结构与PE/PVC无规共聚物类似。

图2—4 CPE对PE和PVC共混物应力—应变的影响。


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第二章 多组分聚合物的物理化学原理

图2—4 CPE对PE和PVC共混物应力—应变的影响


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第二章 多组分聚合物的物理化学原理

PE和PS都是大品种通用塑料,若能用廉价的PE使脆性

的PS获得增韧是很有意义的事。但这两种聚合物不具有工艺

相容性。因此,找到合适的共聚物作相容剂就成为解决这个

问题的关键。

用乙烯和苯乙烯单体直接共聚制得嵌段共聚物,目前技

术上尚难实现。通常是采用其他途径来合成类似的共聚物,

如用阴离子聚合法先获得PS—b—PB两嵌段共聚物,再进行

完全氢化,这样PB链段就变成了PE链段。这种共聚物是

PE/PS优良的增容剂,其增容效果如图2—5所示。


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第二章 多组分聚合物的物理化学原理

1:未加共聚物;2:加5%接枝共聚物;3:加5%嵌段共聚物

图2—5 氢化SB共聚物对PS/PE共混体系冲击强度的影响


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第二章 多组分聚合物的物理化学原理

(2) A—C型和C—D型增容剂

这类相容剂和共混物中的组分至少有一个不具有相同的

化学结构,主要依靠相容剂和组分聚合物间形成特殊相互作

用或形成化学键来改善两组分的相容性。

例如PE和PPO不相容,在PE/PPO共混体系中加入适量

PE—b—PS共聚物,可使其相容性获得改善,因为PS和PPO

相容;

PP—g—MAH(马来酸酐)可作为PA/EPDM体系的相

容剂,因为支链MAH可与PA发生化学反应。


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第二章 多组分聚合物的物理化学原理

又如SEBS—g—MAH是尼龙/PPO的C—D型相容剂,因

为PS链段与PPO相容,而MAH支链与尼龙可形成化学键。

PCL是制备这类相容剂的理想对象之一,因为它能和很

多聚合物(如PVC,SAN,氯化聚醚等)形成相容体系。把

它作为共聚物组分,可成为很多体系的相容剂。

如PCL—b—PS可作为PVC/PS、 PVC/PPO等聚合物合

金体系的相容剂。

PCL:聚ω羟基己酯


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