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1、第三章第三章 聚合物共混物的形态结构聚合物共混物的形态结构l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l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：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：l（1）热力学因素）热力学因素 如相互作用参数、界面张力。可以预期共混物最如相互作用参数、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。终平衡结构是均相的或是多相的。l（2）动力学因素）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：相分离动力学
2、机理控制：NG机理得珠粒状分散结构，机理得珠粒状分散结构，SD机理得交机理得交错或层状结构。错或层状结构。l（3）在混合或成型过程中，流动场诱发的形态结构）在混合或成型过程中，流动场诱发的形态结构 ， 是由于流动是由于流动参数的不同而形成的一种非平衡结构。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聚合物共混物形态结构的基本类型l由由两种聚合物构成的聚合物共混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、两相基本类型：单相连续结构、两相互锁结构和相互贯穿的两相连续互锁结构和相互贯穿的两相连续结构。结构。l3
3、.1.1 单相连续结构单相连续结构l是指构成聚合物共混物的两个相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，其他的相分散连续相称为基体，其他的相分散于连续相中，称为分散相。于连续相中，称为分散相。l1. 分散相形态不规则分散相形态不规则l机械共混法制得的产物一般含此机械共混法制得的产物一般含此结构结构l2. 分散相颗粒较规则分散相颗粒较规则l分散相颗粒为较规则球形，颗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粒内部不含或只包含极少量的连续相成分。连续相成分。l如羧基丁腈橡胶（如羧基丁腈橡胶（CTBN）增韧增韧双酚双酚A型环氧树脂
4、。型环氧树脂。l如苯乙烯如苯乙烯-丁二烯丁二烯-苯乙烯三嵌苯乙烯三嵌段共聚物（段共聚物（SBS）l3. 分散相为胞状或香肠状结构分散相为胞状或香肠状结构l特点是分散相颗粒内包含有连续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。胞状，称香肠结构或胞状结构。l如如G型（乳液接枝共聚法）型（乳液接枝共聚法）ABS共共混物。混物。l4. 分散相为片层状分散相为片层状l此种形态是指分散相呈微片状分此种形态是指分散相呈微片状分散于连续相基体中。散于连续相基体中。l如如HDPE/PA阻
5、隔性良好的共混物。阻隔性良好的共混物。必要的形成条件是分散相熔体粘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大小适当的剪切速率和恰当的相容条件。容条件。l3.1.2 两相互锁或交错结构两相互锁或交错结构l也称两相共连续结构，包括层状结构也称两相共连续结构，包括层状结构和互锁结构。和互锁结构。l如如SBS三嵌段三嵌段共聚物，当丁二烯含量共聚物，当丁二烯含量为为60%时形成两相交错结构。时形成两相交错结构。l嵌段共聚物嵌段共聚物A-b-B的形态结构与其组成的形态结构与其组成密切相关。随密切相关。随B组分的增加，体系可从组分的增加
6、，体系可从较少较少B组分分散相的球状转变为棒状或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。纤维状、层状，最后直至相反转。l3.1.3 相互贯穿的两相连续形相互贯穿的两相连续形态结构态结构l典型例子是互穿聚合物网络典型例子是互穿聚合物网络（IPN）。在）。在IPN中两种聚合中两种聚合物网络相互贯穿、交织，两个物网络相互贯穿、交织，两个相都是连续的。相都是连续的。l如顺式聚丁二烯如顺式聚丁二烯/聚苯乙烯聚苯乙烯（PB/PS）IPN，PS胞的尺寸胞的尺寸为为0.05-0.1 m，胞壁及胞内有胞壁及胞内有0.01-0.02 m的更精细结构。的更精细结构。l两组分相容性越大、交联度越两组
7、分相容性越大、交联度越大，其两相结构的相畴则越小。大，其两相结构的相畴则越小。l3.1.4 含结晶聚合物共混物的形态结含结晶聚合物共混物的形态结构构l共混物中一种为晶态，另一种为非共混物中一种为晶态，另一种为非晶态时，晶态时，如：如：PCL/PVC，i-PS/a-PS, i-PS/PPO；可归纳为八种类型：可归纳为八种类型：l（1）晶粒分散在非晶态介质中；）晶粒分散在非晶态介质中；l（2）球晶分散在非晶态介质中；）球晶分散在非晶态介质中；l（3）非晶态分散于球晶中；）非晶态分散于球晶中；l（4）非晶态形成较大相畴分布于球）非晶态形成较大相畴分布于球晶中；晶中；l（5）球晶为连续相，非晶聚合物分
8、）球晶为连续相，非晶聚合物分散于球晶与球晶之间；散于球晶与球晶之间；l（6）球晶被轻度破坏，成为树枝晶）球晶被轻度破坏，成为树枝晶并分散于非晶聚合物之间；并分散于非晶聚合物之间；l（7）结晶聚合物未结晶，形成）结晶聚合物未结晶，形成A/A共混物；共混物；l（8）非结晶聚合物结晶，转化为）非结晶聚合物结晶，转化为C/C共混体系。共混体系。l结晶结晶/结晶聚合物共混物结晶聚合物共混物l如：如：PBT/PET，PE/PP，PA/PE；更为更为复杂，可能呈现的八种形态：复杂，可能呈现的八种形态：l（1）、（）、（2）两种情况破坏了原结晶性，）两种情况破坏了原结晶性，形成非晶态共混物，如形成非晶态共混物
9、，如PBT/PET。l（3）、（）、（4）两种情况较为普遍，即晶两种情况较为普遍，即晶态分散于非晶态之中，如：态分散于非晶态之中，如：PP/UHMWPE，PPS/PA。l（5）为两结晶聚合物分别形成球晶，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。球晶中有含有或不含非晶成分。l（6）两结晶聚合物形成共晶，此共混）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：球晶中有含有或不含非晶区成分。如：LLDPE/UHMWPE，HDPE/LDPE。l（7）一组分结晶另一组分为非晶一组分结晶另一组分为非晶l（8）单组分晶体与双组分晶体共存）单组分晶体与双组分晶体共存l附附晶（晶（Epitaxial crystallization)l又称附生结晶或外延结晶又称附生结晶或外延结晶l如如PP/PE，当拉伸此类共混物薄膜时形当拉伸此类共混物薄膜时形成。成。PP沿应力方向取向，而结晶沿垂沿应力方向取向，而结晶沿垂直应力方向增长，形成串晶结构。直应力方向增长，形成串晶结构。l三元或四元共混物形态结构更为复杂，三元或四元共混物形态结构更为复杂，有待进一步研究。有待进一步研究。图图 聚合物的串晶模型聚合物的串晶模型, 表示了晶体中脊纤维与片晶层之间的关系表示了晶体中脊纤维与片晶层之间的关系
