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1、第三章 聚合物共混物的形态结构,聚合物共混物的形态结构是决定其材料性能的最基本因素之一 影响聚合物共混物形态结构的因素可归纳成以下三种类型: (1)热力学因素 如相互作用参数、界面张力。可以预期共混物最终平衡结构是均相的或是多相的。 (2)动力学因素 决定平衡结构能否到达以及到达的程度。有两种相分离动力学机理控制:NG机理得珠粒状分散结构,SD机理得交错或层状结构。 (3)在混合或成型过程中,流动场诱发的形态结构 , 是由于流动参数的不同而形成的一种非平衡结构。,3.1 聚合物共混物形态结构的基本类型,由两种聚合物构成的聚合物共混物,按照相的连续性可分成三种基本类型:单相连续结构、两相互锁结构
2、和相互贯穿的两相连续结构。 3.1.1 单相连续结构 是指构成聚合物共混物的两个相或多个相中只有一个连续相。此连续相称为基体,其他的相分散于连续相中,称为分散相。 1. 分散相形态不规则 机械共混法制得的产物一般含此结构,2. 分散相颗粒较规则 分散相颗粒为较规则球形,颗粒内部不含或只包含极少量的连续相成分。 如羧基丁腈橡胶(CTBN)增韧双酚A型环氧树脂。 如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS),3. 分散相为胞状或香肠状结构 特点是分散相颗粒内包含有连续相成分所构成的更小颗粒。这时的分散相颗粒截面形似香肠状或胞状,称香肠结构或胞状结构。 如G型(乳液接枝共聚法)ABS共混物。 4.
3、 分散相为片层状 此种形态是指分散相呈微片状分散于连续相基体中。 如HDPE/PA阻隔性良好的共混物。必要的形成条件是分散相熔体粘度大于连续相熔体粘度,共混时大小适当的剪切速率和恰当的相容条件。,3.1.2 两相互锁或交错结构 也称两相共连续结构,包括层状结构和互锁结构。 如SBS三嵌段共聚物,当丁二烯含量为60%时形成两相交错结构。 嵌段共聚物A-b-B的形态结构与其组成密切相关。随B组分的增加,体系可从较少B组分分散相的球状转变为棒状或纤维状、层状,最后直至相反转。,3.1.3 相互贯穿的两相连续形态结构 典型例子是互穿聚合物网络(IPN)。在IPN中两种聚合物网络相互贯穿、交织,两个相都
4、是连续的。 如顺式聚丁二烯/聚苯乙烯(PB/PS)IPN,PS胞的尺寸为0.05-0.1m,胞壁及胞内有0.01-0.02 m的更精细结构。 两组分相容性越大、交联度越大,其两相结构的相畴则越小。,3.1.4 含结晶聚合物共混物的形态结构 共混物中一种为晶态,另一种为非晶态时,如:PCL/PVC,i-PS/a-PS, i-PS/PPO;可归纳为八种类型: (1)晶粒分散在非晶态介质中; (2)球晶分散在非晶态介质中; (3)非晶态分散于球晶中; (4)非晶态形成较大相畴分布于球晶中; (5)球晶为连续相,非晶聚合物分散于球晶与球晶之间; (6)球晶被轻度破坏,成为树枝晶并分散于非晶聚合物之间;
5、 (7)结晶聚合物未结晶,形成A/A共混物; (8)非结晶聚合物结晶,转化为C/C共混体系。,结晶/结晶聚合物共混物 如:PBT/PET,PE/PP,PA/PE;更为复杂,可能呈现的八种形态: (1)、(2)两种情况破坏了原结晶性,形成非晶态共混物,如PBT/PET。 (3)、(4)两种情况较为普遍,即晶态分散于非晶态之中,如:PP/UHMWPE,PPS/PA。 (5)为两结晶聚合物分别形成球晶,球晶中有含有或不含非晶成分。 (6)两结晶聚合物形成共晶,此共混球晶中有含有或不含非晶区成分。如:LLDPE/UHMWPE,HDPE/LDPE。 (7)一组分结晶另一组分为非晶 (8)单组分晶体与双组分晶体共存,附晶(Epitaxial crystallization) 又称附生结晶或外延结晶 如PP/PE,当拉伸此类共混物薄膜时形成。PP沿应力方向取向,而结晶沿垂直应力方向增长,形成串晶结构。 三元或四元共混物形态结构更为复杂,有待进一步研究。,图 聚合物的串晶模型, 表示了晶体中脊纤维与片晶层之间的关系,
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