聚合物共混改性原理與應(yīng)用喬輝qiaoh@263.net2010-9-6聚合物共混改性原理與應(yīng)用喬輝1參考書聚合物共混改性原理與應(yīng)用王國(guó)全中國(guó)輕工業(yè)出版社聚合物改性王國(guó)全中國(guó)輕工業(yè)出版社參考書聚合物共混改性原理與應(yīng)用王國(guó)全2第一章緒論1.1聚合物共混發(fā)展概述1.2聚合物共混的優(yōu)勢(shì)1.3聚合物共混的應(yīng)用與研究第一章緒論1.1聚合物共混發(fā)展概述31.1聚合物共混發(fā)展概述共混涵蓋范圍物理共混物理/化學(xué)共混聚合物/無機(jī)填充體系短纖維增強(qiáng)聚合物體系1.1聚合物共混發(fā)展概述共混涵蓋范圍4發(fā)展概況

理論概貌發(fā)展概況5發(fā)展概況幾個(gè)重要的里程碑事件：1942年，采用機(jī)械熔融共混法將NBR摻和于PVC之中，制成了分散均勻的共混物。這是第一個(gè)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)的聚合物共混物。1948年，HIPS1948年，機(jī)械共混法ABS問世，聚合物共混工藝獲得重大進(jìn)展。二者可稱為高分子合金系統(tǒng)研究開發(fā)的起點(diǎn)。

發(fā)展概況幾個(gè)重要的里程碑事件：61960年，PPO/PS，加工性好，相容性好，1965年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。PPO是使用綜合性能良好的工程塑料，缺點(diǎn)是熔體流動(dòng)性差，成型溫度高，制品易產(chǎn)生應(yīng)力開裂。與PS良好的相容性，可以任意比例共混，改善PPO的加工性。1960年，PPO/PS，加工性好，相容性好，1965年實(shí)現(xiàn)7

1964年，Kato研究成功OsO4電鏡染色技術(shù)，使得可用透射電鏡直接觀察到共混物的形態(tài)，這一實(shí)驗(yàn)技術(shù)大大促進(jìn)了聚合物改性科學(xué)理論和實(shí)踐的發(fā)展，堪稱聚合物發(fā)展史上重要的里程碑。1975年，美國(guó)Dupont公司開發(fā)了超韌尼龍(缺口沖擊強(qiáng)度大于50kJ/m2)。這種材料是PA與聚烯烴或橡膠的共混物，大幅度提高了PA的沖擊強(qiáng)度。1964年，Kato研究成功OsO4電鏡染色技術(shù)，使得8

PC/ABS合金是最早實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化的PC合金POM/TPUDupont公司開發(fā)的Derlin100ST（S表示超級(jí)，T表示贈(zèng)韌），懸臂梁沖擊強(qiáng)度提高8倍，達(dá)到907J/m。PETPBT增韌改性納米粒子/聚合物復(fù)合材料近年來，開發(fā)成功的聚合物改性體系不勝枚舉。

9舉例：尼龍/MBS/納米硫酸鋇共混體系沖擊強(qiáng)度KJ/m2

PA4.2PA/MBS10.7PA/MBS/相容劑57.9PA/MBS/相容劑/納米BaSO485.9舉例：尼龍/MBS/納米硫酸鋇共混體系沖擊強(qiáng)度KJ/m2P10聚合物共混改性原理與應(yīng)用ppt課件11理論概貌微觀形態(tài)結(jié)構(gòu)要素相容熱力學(xué)理論基礎(chǔ)共混過程途徑共混物性能理論概貌微觀形態(tài)相容熱力學(xué)共混過程共混物性能12圍繞共混物性能這一核心，展開共混過程、共混物形態(tài)、相容熱力學(xué)的討論，就構(gòu)成了共混理論的基本框架。共混物性能也有若干理論問題需要探討，以增韌理論為例圍繞共混物性能這一核心，展開共混過程、共混物形態(tài)、相容熱力學(xué)13增韌理論的重要發(fā)展早期的增韌理論：開始于上世紀(jì)50年代ⅰ能量的直接吸收理論ⅱ次級(jí)轉(zhuǎn)變溫度理論ⅲ屈服膨脹理論ⅳ裂紋核心理論為銀紋剪切帶理論奠定基礎(chǔ)增韌理論的重要發(fā)展早期的增韌理論：開始于上世紀(jì)50年代1420世紀(jì)70年代，增韌機(jī)理研究主要是對(duì)彈性體增韌脆性塑料體系的研究，最著名的增韌理論是銀紋-剪切代理論。還有銀紋支化理論和界面空洞理論80年代以來，則對(duì)韌性聚合物基體進(jìn)行了研究。90年代以后，非彈性體（剛性有機(jī)粒子或剛性無機(jī)粒子）增韌機(jī)理的研究廣泛開展起來，為高強(qiáng)度、高韌性新型材料的開發(fā)奠定了理論基礎(chǔ)。20世紀(jì)70年代，增韌機(jī)理研究主要是對(duì)彈性體增韌脆性塑料體系15新的測(cè)試技術(shù)及儀器高分辨率電子顯微鏡原子力顯微鏡激光共聚焦掃描顯微鏡X射線光電子能譜新的測(cè)試技術(shù)及儀器高分辨率電子顯微鏡16新材料不斷涌現(xiàn)納米材料的出現(xiàn)，使聚合物填充改性、增韌機(jī)理研究獲得了新的發(fā)展，給材料領(lǐng)域帶來了無限生機(jī)。高強(qiáng)、高模碳纖維、芳綸纖維的出現(xiàn)使纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的性能提高到新的檔次，其理論研究也上升到新的水平。新材料不斷涌現(xiàn)納米材料的出現(xiàn)，使聚合物填充改性、增韌機(jī)理研究17

如上所述，聚合物共混科學(xué)的發(fā)展中，新材料的涌現(xiàn)，共混理論的發(fā)展，實(shí)驗(yàn)技術(shù)的改進(jìn)三者是相輔相成的。新材料的涌現(xiàn)為理論的發(fā)展不斷提出新的課題，理論的發(fā)展反過來又指導(dǎo)了新材料的開發(fā)。而這一開發(fā)→研究→開發(fā)過程的循環(huán)必須有先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)與儀器設(shè)備做保證。如上所述，聚合物共混科學(xué)的發(fā)展中，新材料的涌現(xiàn)，共混理18電鏡染色技術(shù)電鏡染色技術(shù)19HIPS與ABSHIPS與ABS是接枝共聚改性的卓越范例。St與PB發(fā)生接枝共聚反應(yīng)→HIPS與共混法相比的優(yōu)點(diǎn)：①兩組分混合的更加完全②界面結(jié)合更好顯著提高了橡膠組分對(duì)基材的增韌能力。HIPS與ABSHIPS與ABS是接枝共聚改性的卓越范例。20

ABS的主要成分：以B為主鏈，St、AN為支鏈的接枝共聚物；SAN無規(guī)共聚物；未接枝的PB。

ABS的主要成分：21包藏結(jié)構(gòu)連續(xù)相是塑料分散相是橡膠↓塑料增韌分散相中又包含著塑料→橡膠補(bǔ)強(qiáng)總的結(jié)果：體系中分散相數(shù)量不少，保證誘發(fā)銀紋、剪切帶、吸收能量、終止銀紋；但總橡膠含量不多，保證體系的剛性。得到了韌性好剛性也好的材料。包藏結(jié)構(gòu)連續(xù)相是塑料22

WagnerandRobeson1970研究HIPS:

6%PB(包裹著PS)→分散相體積分?jǐn)?shù)達(dá)到22%橡膠超過15%，材料軟化；6%的橡膠經(jīng)過了PS的補(bǔ)強(qiáng)，以22%的體積分?jǐn)?shù)分散在連續(xù)相中，使材料韌而強(qiáng)。WagnerandRobeson1970研究23HIPS中橡膠相體積含量對(duì)性能的影響（橡膠重量含量6%）橡膠相體積含量/%橡膠相Tg/℃拉伸模量/MPa沖擊強(qiáng)度/J/cm斷裂伸長(zhǎng)/%6-1102.762.68312-952.4112.32022-871.9374.874530-551.0336.363478——0.5528.028HIPS中橡膠相體積含量對(duì)性能的影響（橡膠重量含量6%）橡膠241.2聚合物共混的優(yōu)勢(shì)通過共混，顯著提高聚合物的性能。通過共混，在性能基本不變的前提下，降低材料的成本。通過共混，獲取新的性能。1.2聚合物共混的優(yōu)勢(shì)通過共混，顯著提高聚合物的性能。25共混與共聚的比較主要優(yōu)勢(shì)：簡(jiǎn)便易行，規(guī)?？纱罂尚?。而共聚產(chǎn)品規(guī)模大，成本高。共混為共聚提供思路，共聚產(chǎn)品還可進(jìn)行共混HIPS:機(jī)械共混法接枝共聚法共混與共聚的比較主要優(yōu)勢(shì)：簡(jiǎn)便易行，規(guī)模可大可小。而共聚產(chǎn)品26釜內(nèi)共混——釜內(nèi)合金化兩種或兩種以上聚合物同在一個(gè)聚合釜中完成其聚合過程，在聚合的同時(shí)也完成了共混。是近年來新問世的共混方法，是聚合方法與共混方法的結(jié)合釜內(nèi)共混——釜內(nèi)合金化兩種或兩種以上聚合物同在一個(gè)聚合釜中完27共混為聚合物基新材料的開發(fā)提供平臺(tái)例如:無機(jī)納米粒子/聚合物復(fù)合材料原位聚合法插層法共混法共混法最容易實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。共混為聚合物基新材料的開發(fā)提供平臺(tái)281.3聚合物共混的應(yīng)用與研究1工業(yè)應(yīng)用塑料領(lǐng)域：塑料增韌橡膠領(lǐng)域:橡膠補(bǔ)強(qiáng)功能材料：PVC門窗異型材汽車保險(xiǎn)杠納米復(fù)合材料1.3聚合物共混的應(yīng)用與研究1工業(yè)應(yīng)用29PVC窗框異型材典型配方藥品名稱質(zhì)量份數(shù)PVC樹脂100有機(jī)錫穩(wěn)定劑1.4增韌劑ACR6CaSt20.8OPE0.4加工助劑ACR0.7HSt0.3Wax0.8TiO24-8CaCO38