Polymer

Alloy

第七章高分子合金概論P(yáng)olymerAlloy第七章高分子合金概論11.分子合金的概念

傳統(tǒng)合金：合金是指金屬合金，即在一種金屬元素基礎(chǔ)上,加入其他元素,組成具有金屬特性的新材料；是由兩種或兩種以上金屬元素,或金屬元素與非金屬元素,一般通過(guò)熔煉而結(jié)合在一起并形成具有金屬特性的物質(zhì)。例如黃銅是以銅為基礎(chǔ)的銅鋅合金，鋼鐵是以鐵為基礎(chǔ)的鐵碳合金。

1.分子合金的概念2分子合金：

隨科學(xué)的發(fā)展，后來(lái)提出了分子合金的概念。分子合金一般指分子中含兩種金屬以上的低分子物質(zhì),以及不同金屬或其化合物與酸堿鹽類經(jīng)中和置換及絡(luò)合與互溶而成的化合物、絡(luò)合物或復(fù)合物以及其混合物。廣義地說(shuō),如果將鋼認(rèn)為鐵碳合金,則含一元金屬的酸、堿、鹽等低分子化合物,也可認(rèn)為分子合金。

分子合金：3高分子合金:

多組分聚合物，是由兩種或兩種以上高分子材料構(gòu)成的復(fù)合體系〔樹(shù)脂∽樹(shù)脂,樹(shù)脂∽少量橡膠,樹(shù)脂∽熱塑性彈性體〕,在熔融狀態(tài)下,經(jīng)過(guò)共混,由于機(jī)械剪切力作用,使部分高聚物斷鏈,再接枝或嵌段,亦或基團(tuán)與鏈段交換，從而形成聚合物∽聚合物之間的復(fù)合新材料第七章高分子合金ppt課件4高分子合金的制備方法

(1)物理共混：機(jī)械共混,溶液澆鑄共混，乳液共混

(2)化學(xué)共混：接枝共聚，嵌段共聚聚合物共混物嵌段共聚物接枝共聚物e.g.PP+SBS,SBS,HIPSABSe.g.e.g.高分子合金的制備方法

(1)物理共混：機(jī)械共混,溶液澆鑄共混5非均相共混高聚物的織態(tài)結(jié)構(gòu)

分子水平上的互混相容——均相體系聚集態(tài)結(jié)構(gòu)

二個(gè)組分各自成相——非均相體系高分子的相容性

體系相容應(yīng)有：ΔF=ΔH-TΔS≤0高分子/高分子混合過(guò)程吸熱ΔH＞0混合過(guò)程的ΔS＞0但數(shù)值很小結(jié)論：通常高分子/高分子混合體系是不相容的非均相共混高聚物的織態(tài)結(jié)構(gòu)6非均相共混高聚物的織態(tài)結(jié)構(gòu)

完全不相容——宏觀上相分離

非均相體系

不完全相容——宏觀上均相

微觀上相分離

具有實(shí)用意義

高分子合金材料非均相共混高聚物的織態(tài)結(jié)構(gòu)7非均相共混高聚物的織態(tài)結(jié)構(gòu)織態(tài)結(jié)構(gòu):更高層次的一類結(jié)構(gòu)描述不同組分的組成與構(gòu)成典型的織態(tài)結(jié)構(gòu)模型

組分A增加,組分B減少非均相共混高聚物的織態(tài)結(jié)構(gòu)8非均相共混高聚物的織態(tài)結(jié)構(gòu)兩相織態(tài)結(jié)構(gòu)--海島結(jié)構(gòu)：

絕大多數(shù)高分子之間的混合物不能達(dá)到分子水平的混合，也就是說(shuō)不是均相混合物，而是非均相混合物，俗稱“兩相結(jié)構(gòu)”或“海島結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：在宏觀上不發(fā)生相分離，但微觀上觀察到相分離結(jié)構(gòu)。e.p:用5％順丁橡膠的PS溶液在攪拌下聚合而成的高抗沖聚苯乙烯

HIPS

非均相共混高聚物的織態(tài)結(jié)構(gòu)9HIPS的海島結(jié)構(gòu)

HIPS的海島結(jié)構(gòu)10共混高聚物的四種類型1分散相軟（橡膠）-連續(xù)相硬（塑料）例如：橡膠增強(qiáng)塑料（ABS、HIPS）2分散相硬-連續(xù)相軟例如：熱塑性彈性體（SBS）3分散相軟-連續(xù)相軟例如：天然橡膠與合成橡膠共混4分散相硬-連續(xù)相硬例如：PE改性PC共混高聚物的四種類型11共混高聚物主要應(yīng)用及性能特點(diǎn)分散相軟(橡膠)/連續(xù)相硬(塑料)

E.P:

橡膠增韌塑料:高抗沖聚苯乙烯HIPS(丁二烯改性苯乙烯)

性能特點(diǎn):大幅度提高韌性的同時(shí)較小影響PS的Tg較少降低材料的強(qiáng)度和模量

共混高聚物主要應(yīng)用及性能特點(diǎn)分散相軟(橡膠)/連續(xù)相硬(12HIPS的應(yīng)用HIPS的應(yīng)用13共混高聚物主要應(yīng)用及性能特點(diǎn)分散相硬(塑料)/連續(xù)相軟(橡膠)

E.P：熱塑彈性體SBS苯乙烯-丁二烯-苯乙烯

性能特點(diǎn):

使用時(shí)為聚丁二烯的性能加工時(shí)具有塑料的可塑性共混高聚物主要應(yīng)用及性能特點(diǎn)分散相硬(塑料)/連續(xù)相軟14SBS應(yīng)用SBS應(yīng)用15共混高聚物主要應(yīng)用及性能特點(diǎn)分散相軟(橡膠)/連續(xù)相軟(橡膠)

E.P：橡膠改性橡膠,天然橡膠改性合成橡膠性能特點(diǎn)：將天然橡膠與順丁橡膠共混可降低成本、改善加工性能及產(chǎn)品的耐磨性和抗撓性。共混高聚物主要應(yīng)用及性能特點(diǎn)16改性橡膠的應(yīng)用改性橡膠的應(yīng)用17共混高聚物主要應(yīng)用及性能特點(diǎn)分散相硬(塑料)/連續(xù)相硬(塑料)

E.P：軟(硬)塑料改性硬(軟)塑料聚乙烯改性聚碳酸酯性能特點(diǎn)：

聚碳酸酯中加入少量聚乙烯，既改善其加工性能，又顯著提高其抗沖擊強(qiáng)度。

共混高聚物主要應(yīng)用及性能特點(diǎn)18改性塑料的用途改性塑料的用途19高分子合金特點(diǎn)分析高分子合金特點(diǎn)分析20絕大多數(shù)金屬合金都是互容的均相體系大多數(shù)高分子合金都是互不相容的非均相體系，而組分的相容性從根本上制約著合金的形態(tài)結(jié)構(gòu)，是決定材料性能的關(guān)鍵。圖1為完全相容、部分相容及不相容共混體系的性能與組成的關(guān)系。絕大多數(shù)金屬合金都是互容的均相體系21第七章高分子合金ppt課件22圖2為不同混合比的共混體系分散相粒徑與沖擊強(qiáng)度的關(guān)系。圖2為不同混合比的共混體系分散相粒徑與沖擊強(qiáng)度的關(guān)系。23分散相粒徑越小，共混物抗沖擊強(qiáng)度越大；相容性越好，共混物力性能越優(yōu)良。因此，改善共混物組分間的相容性，進(jìn)而進(jìn)行相態(tài)設(shè)計(jì)和控制，是獲得有實(shí)用價(jià)值的高性能高分子合金材料的一個(gè)重要課題。反應(yīng)性共混體系就是解決相容性問(wèn)題的一個(gè)重要方法。分散相粒徑越小，共混物抗沖擊強(qiáng)度越大；24反應(yīng)性共混體系概念及具體分類反應(yīng)性共混體系是指在不相容或相容性較差的共混體系中加入（或就地形成）反應(yīng)性聚合物，在混合過(guò)程中（例如擠出過(guò)程）與共混聚合物的官能團(tuán)之間在相界面上發(fā)生反應(yīng)，使體系相容性得到改善，起到增容劑的作用。按其反應(yīng)形式可分為三類:(1)利用帶官能團(tuán)的組分在熔融共混時(shí)就地形成接枝共聚物或嵌段共聚物;(2)加入至少能與其中一種共混組分起反應(yīng)的聚合物,通過(guò)共價(jià)鍵或離子鍵起增容的作用;(3)加入低分子組分起催化作用,使共混物的形成與交聯(lián)反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行。下面分類別討論各種不同反應(yīng)性共混體系的組成與性質(zhì)

反應(yīng)性共混體系概念及具體分類25(1)

利用官能團(tuán)反應(yīng)的反應(yīng)性共混體系

這一體系主要是利用含反應(yīng)性官能團(tuán)的聚合物之間的相互作用來(lái)起到增容的作用?？煞磻?yīng)性聚合物所帶官能團(tuán)多為酸酐基團(tuán)、羧基或羧酸衍生物基團(tuán)、胺基、羥基、環(huán)氧基、唑啉等基團(tuán)。常見(jiàn)反應(yīng)如表1所示：(1)利用官能團(tuán)反應(yīng)的反應(yīng)性共混體系26（2）利用共價(jià)鍵或離子鍵增容的反應(yīng)性共混體系向聚合物中引入能夠產(chǎn)生離子相互作用的基團(tuán)(如離子鍵、酸堿相互作用及氫鍵作用等)或共價(jià)鍵,也可以達(dá)到增容的目的。例如,聚合物中所含的吡啶或叔胺等基團(tuán)可以與磺酸、羥酸以及離聚物形成離子鍵,從而改善高分子合金的相容性。例如，在ＰＡ6/ＰＥ共混體系中引入了含羧鹽的乙烯-丙烯酸酯共聚物。由于體系內(nèi)反應(yīng)形成離子鍵,最終取得了理想的增容效果。（2）利用共價(jià)鍵或離子鍵增容的反應(yīng)性共混體系27（3）加入低分子組分起催化作用的反應(yīng)性共混體系向共混體系中添加某些起催化作用的低分子化合物,由于其能使共混組分在熔融共混過(guò)程中形成共聚物或產(chǎn)生交聯(lián),因而增加了體系的相容性。例如,在ＰＳ/ＰＥ共混體系中添加反應(yīng)性的過(guò)氧化二異丙苯(ＤＣＰ)、三聚異氰脲酸三烯丙酯(ＴＡＩＣ)、硬脂酸(Ｓｔ)等作催化劑,取得了較好的增容效果。（3）加入低分子組分起催化作用的反應(yīng)性共混體系28高分子合金從最初以增韌為主要目的，到現(xiàn)在涉及到聚合物性能的各個(gè)方面，已有半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展歷史。目前，就高分子合金技術(shù)的應(yīng)用范圍而言，幾乎滲透到所有的材料應(yīng)用領(lǐng)域。從其發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，還需要從技術(shù)上進(jìn)一步探求高效的共混手段，開(kāi)發(fā)新的相容劑品種。高分子合金反應(yīng)增容的發(fā)展

高分子合金從最初以增韌為主要目的，