聚合物改性全解课件.ppt

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1、1,第二章 共混改性基本原理,2,2.1基本概念,3,聚合物共混的概念,按最宽泛的聚合物共混概念，共混改性应包括物理共混化学共混物理/化学共混,4,物理共混（blend）就是通常意义上的“混合”，简单的机械共混。物理/化学共混（就是通常所称的反应共混）是在物理共混的过程中兼有化学反应，可附属于物理共混；化学共混则包括了接枝、嵌段共聚及聚合物互穿网络（IPN）等，已超出通常意义上的“混合”的范畴，而应列入聚合物化学改性的领域了。,5,本课程在聚合物共混改性部分只介绍物理共混和附属于物理共混的物理/化学共混，而将在化学改性部分（第5章）介绍聚合物互穿网络（IPN）等内容。,6,聚合物共混的定义,如

2、果将聚合物共混的涵义限定在物理共混的范畴之内，则可对聚合物共混作出如下定义： 聚合物共混，是指两种或两种以上聚合物经混合制成宏观均匀物质的过程。共混的产物称为聚合物共混物。,7,聚合物共混概念的扩展,对这一聚合物共混的概念可以加以延伸，使聚合物共混的概念扩展到附属于物理共混的物理/化学共混的范畴。更广义的共混还包括以聚合物为基体的无机填充共混物。此外，聚合物共混的涵盖范围还可以进一步扩展到短纤维填充聚合物体系。,8,高分子合金的概念,聚合物共混改性的研究是受到冶金行业中合金制造的启示而发展起来的，但高分子合金的概念并不等同于聚合物共混物。高分子合金是指含多种组分的聚合物均相或多相体系，包括聚合

3、物共混物和嵌段、接枝共聚物。高分子合金材料通常应具有较高的力学性能，可用作工程塑料。,9,共混改性的基本方法,物理共混化学共混物理/化学共混,10,按共混时物料的状态,熔融共混溶液共混乳液共混,11,1熔融共混,熔融共混是将聚合物组分加热到熔融状态后进行共混。应用极为广泛的一种共混方法。在工业上，熔融共混是采用密炼机、开炼机、挤出机等加工机械进行的，是一种机械共混的方法。通常所说的机械共混，主要就是指熔融共混。熔融共混是最具工业应用价值的共混方法。,12,熔融共混过程示意,造粒,粉碎,粉状共混料,粒状共混料,直接成型为部件,聚合物,聚合物,初混,熔融共混,13,熔融共混法的优点,原料准备操作简

4、单。熔融时，扩散对流作用激化，强剪切分散作用，相畴较小。强剪切及热的作用下，产生一定数量的接枝或嵌段共聚物，促进体系相容性。,14,选择熔融共混时，应注意,易熔聚合物，若温度过高，设备制造困难。各组分熔融温度和热分解温度相近。熔体粘度相近。弹性模量值悬殊不大，否则会受力不均，剪切力主要集中在弹性模量高的组分上。初混、增加混炼次数有利。但应注意降解。,15,2溶液共混,与熔融共混不同，溶液共混主要应用于基础研究领域。溶液共混是将聚合物组分溶于溶剂后，进行共混。该方法具有简便易行、用料量少等特点，特别适合于在实验室中进行的某些基础研究工作。在实验室研究中，通常是将经溶液共混的物料浇铸成薄膜，测定其

5、形态和性能。,16,3乳液共混,乳液共混是将两种或两种以上的聚合物乳液进行共混的方法。如果共混产品可以以乳液的形式应用（如用作乳液型涂料或粘合剂），则可以考虑采用乳液共混的方法。,17,关于共混物形态的基本概念,聚合物共混物的形态是聚合物共混改性研究的一个重要内容。这是因为：共混物的形态与共混物的性能有密切关系共混物的形态又受到共混工艺条件和共混物组分配方的影响于是，共混物的形态研究就成了研究共混工艺条件和共混物组分配方与共混物性能的关系的重要的中间环节。,18,共混工艺条件、配方,共混物形态,共混物性能,19,共混物形态的划分,共混物的形态多种多样，可分为“两大体系三种基本类型”：均相体系；

6、非均相体系 “海-岛结构”，为一种两相体系，且一相为连续相，一相为分散相 “海-海结构”， 也是两相体系，但两相皆为连续相，相互贯穿。,20,示意图,21,在聚合物共混物的不同形态结构中，两相体系（特别是以熔融共混法制备的“海-岛结构”两相体系）比均相体系更具重要性。这首先是因为均相体系与两相体系在数量上的差异。研究结果表明，能够形成均相体系的聚合物对是很少的，只发现了100多种。而能够形成两相体系的聚合物对却要多得多。这样，研究和应用两相体系就比均相体系有更多的选择余地。,22,更重要的是，均相体系共混物的性能往往介于各组分单独存在时的性能之间；而两相体系共混物的性能，则有可能超出（甚至是大

7、大超出）各组分单独存在时的性能。就总体而言，两相体系的实际应用价值大大高于均相体系。因此，两相体系在研究与应用中就比均相体系受到了更多的关注与重视。,23,共混物的“均相”概念,在聚合物共混中形成的均相体系，显然不同于小分子混合时所可能达到的均相体系。已有的研究结果表明，在高分子领域，即使是在均聚物中，亦会有非均相结构存在。在结晶聚合物中有晶区与非晶区的差别。对于聚合物共混物，更无法实现绝对的“均相”。因此，只能为聚合物共混物的均相体系确定一个较为现实的判定标准。,24,均相的判定,在大多数情况下，可以用玻璃化转变温度（Tg）作为判定的标准。均相体系：两种聚合物共混后，形成的共混物具有单一的T

8、g；两相体系：两种聚合物共混后，形成的共混物具有两个Tg。,25,关于“海-岛结构”,在共混体系中，一个为分散相，一个为连续相的体系被形象地成为“海岛结构”。首先要了解：哪种聚合物是连续相，哪种聚合物是分散相。这对决定共混物的性能十分重要。,26,连续相体现共混物的基本性能，尤其是力学性能。如： 模量 弹性 强度等塑料是连续相，共混物类似塑料；橡胶是连续相，共混物类似橡胶。,分散相对：内耗生热抗冲性能气体扩散传热渗透粘着光学性能等有重要影响。,27,例：BR/PS体系,140，高温混炼。PS为连续相。硬度高、%低、压缩模量、回弹性低。常温反炼(70100 ),BR为连续相。硬度低、回弹性高、

9、%大、压缩模量小。,28,关于“海-海结构”,两相都是连续相的相互贯穿的结构称为海海结构。形成这种结构时，体系往往既不具有塑料的刚性，也不体现橡胶的优良弹性，力学性能低下。普通的共混产品，力求避免这种形态。海海结构配制母粒，降低能耗，提高分散效率。海海结构IPN,29,与形态有关的其它要素,关于聚合物共混物的形态，还有几个关键的要素，其中包括分散度和均一性。分散度与均一性这两个概念都是为表征“海-岛结构”两相体系的形态而提出的。,30,分散度,分散度是指“海-岛结构”两相体系中分散相物料的破碎程度，用通俗的话说，就是指打得散不散。可以用分散相颗粒的平均粒径和粒径分布来表征。打得碎，粒径小，就说

10、分散程度高；打得不碎，粒径大，分散不好。,31,均一性,均一性是指分散相物料分散的均匀程度，亦即分散相浓度的起伏大小。用通俗的话说，是指混得匀不匀。均一性可借助于数理统计的方法进行定量表征。,32,分散度与均一性示意图,a:分散度好均一性不好;b:均一性好分散度不好,33,相界面,在两相体系中，相界面也是共混物形态中的一个要素。定义：相界面是两相体系分散相与连续相之间的交界面。两相之间界面结合的良好与否，无疑会对共混物的性能产生重要影响。关于共混物相界面的研究，已成为聚合物共混物研究中的热点课题。,34,过渡层结构示意图,体现了两相之间有限的相容性过渡层内，存在着相互溶解的状态,35,相界面的

11、效应,力的传递效应光学效应诱导效应声学效应电学效应热学效应等等,36,关于相容性的基本概念（1）相容性（compatibility）,相容性（compatibility），是指共混物各组分彼此相互容纳，形成宏观均匀材料的能力。不同的聚合物对之间，这种相互容纳的能力差别很大，可按相容的程度划分为三个等级：完全相容部分相容不相容,37,（a）完全相容：混合前，两种聚合物分别有自己的Tg；共混后，形成的共混物只有一个Tg；（b）部分相容：共混后，形成的共混物仍有两个Tg，与混合前相比，两个Tg相互靠近了；（c）不相容：共混后仍是两个Tg，且其位置与混合前基本相同。,38,相容性的判据,完全相容的聚合

12、物共混体系，其共混物可形成均相体系。形成均相体系的判据可作为聚合物对完全相容的判据。如果两种聚合物共混后，形成的共混物具有单一的Tg，就可以认为该共混物为均相体系。相应地，如果某聚合物对形成的共混物具有单一的Tg，则亦可认为该聚合物对是完全相容的。,39,部分相容的判定,部分相容的聚合物，其共混物为两相体系。聚合物对部分相容的判据，是两种聚合物的共混物具有两个Tg，且两个Tg峰较每一种聚合物自身的Tg峰更为接近。,40,“部分相容”是一个很宽泛的概念，它在两相体系的范畴之内，涵盖了不同程度的相容性。对部分相容体系（两相体系），相容性的优劣具体体现在界面结合的牢固程度、实施共混的难易，以及共混组

13、分的分散度和均一性等诸多方面。,41,相容化（compatibilisation）,良好的相容性，是聚合物共混物获得良好性能的一个重要前提。然而，在实际应用中，许多聚合物对的相容性却并不理想，难以达到通过共混来对聚合物进行改性所需的相容性。于是，就需要采取一些措施来改善聚合物对之间的相容性。这就是相容化。,42,不相容聚合物的共混物也有两个Tg峰，而且，两个Tg峰的位置与每一种聚合物自身的Tg峰是基本相同的。,43,关于相容性的基本概念（2）互溶性（solubility）,互溶性，亦可称为溶解性。具有互溶性的共混物，是指达到了分子程度的混合的共混物。在聚合物共混物中，分子程度的混合是难以实现的

14、。,44,关于相容性的基本概念（3）溶混性（miscibility）,具有溶混性的共混物，是指可形成均相体系的共混物。其判据为共混物具有单一的Tg。溶混性这一概念，在共混改性研究中，特别是均相共混体系的研究中，是一个被普遍接受的概念。可以看出，溶混性的概念相当于前述相容性概念中的完全形容。,45,概念间的关系,46,相容性的广义概念,关于“不相容体系的相容性”：例如：文献报道，丁苯橡胶/顺丁橡胶并用体系的相容性比丁腈橡胶/一并橡胶的相容性好。实际上，这两个体系都是互不相容的，都有两个Tg。习惯上仍然可以对他们进行比较从而引出了不相容体系的相容性这种习惯说法，这是一种广义的相容性概念。,47,广

15、义相容性定义,这里所指的相容性是指两种材料共混时分散难易程度和所得共混物的动力学稳定性。越容易分散，所得共混体系的稳定性越大，我们就说它们的相容性越好，尽管它们本来是不相容的。,48,基于目前的共混理论，完全相容的体系并不是理想的体系。所得共混物的性能往往介于各组分单独存在时的性能之间。理想的体系是部分相容或不相容但界面结合很好的体系。共混物的性能可能超出各组分单独存在时的性能。,49,聚合物共混物的分类,50,1按共混物形态分类,均相体系两相体系： 海岛结构 海海结构,51,2按共混方法分类,熔融共混物溶液共混物乳液共混物,52,3按改善的性能或用途分类,抗静电阻燃电磁屏蔽,53,4.按聚合

16、物的档次划分,通用塑料/工程塑料通用橡胶/特种橡胶 多种组合方式。,54,5.按主体聚合物划分,以塑料合金为例： PA合金 PC合金 POM合金 ,55,小结,聚合物共混物、高分子合金、熔融共混、溶液共混、乳液共混；均相体系、两相体系(海岛结构、海海结构)；均一性、分散性、相界面；完全相容、部分相容、不相容；相容性的狭义、广义定义；互溶性、溶混性以及按形态、共混方法、用途、档次、主题聚合物划分的分类方法。,56,2.2聚合物共混物的形态（3）,如前所述，聚合物共混物的形态可分为均相体系和两相体系。其中，两相体系又可分为“海-岛结构”两相体系和“海-海结构”两相体系。其中，“海-岛结构”两相体系

17、是最常见的聚合物共混物形态，也是本课程介绍的重点。,57,“海-岛结构”两相体系的形态，包括两相之中哪一相为连续相，哪一相为分散相；分散相颗粒分散的均匀性、分散相的粒径及粒径分布；两相之间的界面结合 都是形态研究中要涉及的重要问题。,58,共混物形态的研究方法,共混物形态的研究方法有很多。可分为两大类：其一是直接观测形态的方法，如电子显微镜法，相差显微镜可以直接观察到共混体系的形貌与结构其二是间接测定的方法，如动态力学性能测定法。可以测定共混体系的Tg，间接推断共混体系的结构。,59,电子显微镜法,采用电子显微镜法观测共混物形态，其制样方法的选择无疑具有重要意义。首先是取样方法。取样可以在共混

18、样品制备完成后进行，反映的是共混过程完成后样品的形态；也可以在共混过程中取样，以反映共混过程中共混体系的形态变化。,60,制样方法,取样后，要对样品进行适当的处理（即制样），以便电镜观测。总的原则是把两相分开加以研究。常用的制样方法有染色法、刻蚀法、低温折断法等。,61,a.染色法,四氧化锇可以与橡胶大分子中的双键发生反应，生成锇酸酯。作用使样品本身变硬，有利于制备超薄切片橡胶相带上了重金属原子Os，电子不易透过， 塑料相不带Os电子易透过，二者形成反差。照片上：橡胶黑色；塑料白色,62,63,制样方法,样品置于OsO4蒸气中数小时；室温下1%的OsO4水溶液浸渍48小时；晾干后进行超薄切片。

19、不含双键的体系可用其他方法如RuO4染色。,64,PP为连续相 SBS为分散相 其中的丁二烯可以用OsO4染色，图中黑色为SBS颗粒。,65,b.刻蚀法,刻蚀法是采用适当的刻蚀剂将两相组分中的一相侵蚀掉，在表面形成空洞。物理刻蚀：激光、等离子体化学刻蚀：浓硫酸、铬酸 PS/橡胶，铬酸可将橡胶相蚀去，之后用电镜观察。,66,采用正己烷刻蚀处理的PP/POE共混样品的扫描电镜照片,67,C.低温折断法,将具有海岛结构的样品冷冻冷冻温度要低于塑料相的脆化温度，以使塑料变脆有利于折断；冷冻温度要高于橡胶相的Tg温度,橡胶相不会断。样品折断后，塑料相断裂 断面上会留下橡胶小球或其脱落后留下的空穴电镜观察

20、,68,69,冲击断面,脆性断裂的断口较为平整韧性断裂的断口凹凸不平或有明显的纹理,70,冲击断面,PVC/CPE/纳米CaCO3 试样冲击断口SEM韧性断裂,71,几种方法遵循的共同原则是：先将塑料相与橡胶相分开，之后加以研究。 几种方法可结合使用。,72,其它试样,填充体系： 超薄切片：TEM 断面：SEM纳米体系：TEM 可观察到纳米粒子在聚合物基体中的分散,73,颜料在FEP(聚全氟乙丙烯)的分散断面SEM,74,4.2.2 光学显微镜观测及制样方法,相差显微镜：两相折射率不同偏光显微镜：结晶形态制样：切片法、热压法、溶液浇铸法、 薄膜,75,PVC/NBR;PVC/NBR/PA; P

21、VC/NBR/维纶相差显微镜照片,76,77,78,4.2.3 形态观测中应注意的问题,取样时，全面性、代表性冲击试验：不同样条，全面；表层和内部制样时，不要破坏试样的结构应选择对结构形态影响小的制样方法观测时的取点：大视野、小视野，反映试样的真实状态观察结果的分析：结合共混过程与性能综合分析,79,分散相分散状况的表征,在采用显微镜对于共混物形态进行观测和拍照之后，需要对于共混物形态进行进一步的分析和表征。在这里，只讨论“海-岛结构”两相体系共混物形态的分析与表征。对于“海-岛结构”两相体系共混物，其形态的表征主要是在于分散相的分散状况。为表征分散相的分散状况，需引入两个术语：均一性与分散度

22、。,80,“均一性”是指分散相浓度的起伏大小。“分散度”是指分散相颗粒的破碎情况。,81,均一性的表征,在“海-岛结构”两相体系共混物中，分散相分散的均一性可用混合指数I来表征。共混物在宏观上是均匀的，在微观上却不可能是绝对均匀的。从某种意义上讲，共混的过程就是分散相浓度的分布趋向于取得最可几分布的过程。按照数理统计的方法，引入混合指数I。,82,混合指数I,2 根据二项分布计算的方差 S2样本方差 2=q(1-q) /N q一个粒子在分散相中出现的概率。对于二项分布q=1 （1分散相组分的体积分数） N每个样本中的粒子总数,83,ci样本中的分散相浓度m取样次数c分散相平均浓度,84,85,

23、混合指数I可以反映共混样品中分散相组分分散的均一性。若在共混过程中取样，还可看出混合指数I随混合时间的变化规律。从理论上讲，随着共混过程的进行和分散相浓度的分布趋向于取得最可几分布，S2会逐渐趋近于2，因而可将混合指数I趋近于1（即S2趋近于2）作为达到理想的均一性的判据。,86,Kc不均一指数 S样本的均方根差c0分散相平均浓度Kc愈小，分散的均匀性愈高。若在共混过程中取样测定Kc值，就可以研究Kc在共混过程中的变化规律。随着共混的进行， Kc值会逐渐减小，并趋向于某一极限值。,87,分散度的表征,分散度以分散相颗粒的平均粒径来表征。平均粒径有平均算术直径d n与平均表面直径d a之分。,数

24、量平均直径体积平均直径di某一粒径（实际是某一粒径区间的中值）ni粒径在di所代表的粒径区间内的粒子总数i粒径在di所代表的粒径区间内的粒子的体积分数,89,共混物对分散相粒径的要求,大量研究结果表明，为使“海-岛结构”两相体系共混物具有预期的性能，其分散相的平均粒径应控制在某一最佳值附近。以弹性体增韧塑料体系为例，在该体系中，弹性体为分散相，塑料为连续相，弹性体颗粒过大或过小都对增韧改性不利。,90,粒径分布的影响,以弹性体增韧塑料的共混体系为例，若弹性体颗粒的粒径分布过宽，体系中就会存在许多过大或过小的弹性体颗粒，而过小的弹性体颗粒几乎不起增韧作用，过大的弹性体颗粒则会对共混物性能产生有害

25、影响。因此，一般来说，应将分散相粒径分布控制在合适的范围内。,91,在实际应用中，在共混物形态方面出现的问题往往是分散相粒径过大，以及粒径分布过宽。如何减小分散相粒径，以及控制其粒径分布，就成了共混改性中经常面临的重要问题。分散相粒径及粒径分布的调控，与共混装置的设计、共混组分之间的相容性，以及混合工艺条件等都有关系。本课程将在相关章节中对这一问题进行讨论。,92,共混物的相界面,共混物的相界面，是指两相（或多相）共混体系相与相之间的交界面。由于共混物中分散相的粒径很小，通常在微米的数量级，因而使共混物这一分散体系具有胶体的某些特征，譬如具有巨大的比表面积。共混物的相界面的大小，可以用分散相颗

26、粒的比表面积来表征。,93,共混物相界面的形态,相界面的两种基本类型,(a)不相容、相容性小。-之间无过渡层。（b）有一定相容性。-之间有过渡层。,94,过渡层结构示意图,体现了两相之间有限的相容性过渡层内，存在着相互溶解的状态,95,96,97,相界面的效应,力的传递效应两相体系相界面的光学效应诱导效应界面自由能与共混过程的动态平衡在相界面的研究中，界面能是一个重要的参数。众所周知，液体具有收缩表面的倾向，具有表面张力。聚合物作为一种固体，其表面虽然不能像液体那样自由地改变形状，但固体表面的分子也处于不饱和的力场之中，因而也具有表面自由能。,98,相界面的效应,力的传递效应光学效应诱导效应声

27、学效应电学效应热学效应等等,99,在两相体系的两组分之间，亦具有界面自由能。以熔融共混为例，在共混过程中，分散相组分是在外力作用之下逐渐被分散破碎的。当分散相组分破碎时，其比表面积增大，界面能相应增加。反之，若分散相粒子相互碰撞而凝聚，则可使界面能下降。分散相组分的破碎过程是需在外力作用下进行的，而分散相粒子的凝聚则是自发进行的。,100,在共混过程初期，破碎过程占主导地位。随着破碎过程的进行，分散相粒子粒径变小，粒子的数量增多，粒子之间相互碰撞而发生凝聚的几率就会增加，导致凝聚过程的速度增加。当凝聚过程与破碎过程的速度相等时，就可以达到一个动态平衡。在达到动态平衡时，分散相粒子的粒径也达到一

28、个平衡值，这一平衡值称为“平衡粒径”。平衡粒径是共混理论中的一个重要概念。,101,聚合物表面自由能的测定,共混物两相之间的界面自由能，与共混过程及共混物的形态都有关系。但受到研究方法的制约，直接研究共混物两相之间的界面自由能尚有困难。因而，主要采用了研究单一共混组分表面自由能的方法，进行间接的研究。主要方法：采用接触角法。,102,聚合物的表面自由能与聚合物之间的相容性有一定关系，测定聚合物的表面自由能数据，对研究聚合物之间的相容性具有一定意义。表面自由能的测定在聚合物填充体系、聚合物基复合材料的研究中亦有重要作用。在聚合物的粘合与涂覆中，表面自由能也是重要的参数。以粘合为例，良好的粘合的前

29、提是粘合剂要在聚合物表面浸润，这就与聚合物的表面自由能有关。,103,采用接触角法测定聚合物表面自由能，需先将聚合物制成平板状样品，然后采用接触角测定仪进行测定。其基本原理是在样品表面滴上一滴特定的液体，测定接触角。在固相（聚合物）、液相（液滴）和气相（空气）三相交点处，作气液界面切线，此切线与固液交界线的交角，就是接触角。,104,接触角示意图（a）若 90，浸润不良。固体憎液。,105,电子显微镜及相差显微镜照片,106,2.2.2影响共混物形态的因素,海岛结构研究中的三个重要问题：分散相与连续相分散相的粒径及其分布两相之间的界面结合受到多种因素的影响,107,影响因素,1.共混组分配比的

30、影响2.熔体粘度的影响3.粘度与配比的综合影响4.粘度比、剪切应力及界面张力的综合影响5.其它因素的影响,108,1.共混组分配比的影响,90/10 60/40 50/50 40/60 10/90 丁苯胶 海岛 50/50海海结构 PS 岛海,109,分散相颗粒是直径相等的球形，堆砌方式如图：依照这一堆砌方式，最大填充分数（体积分数）为74%。即当某一组分的含量74%，不再可能是分散相；反之，当某一组分的含量26%，只能是分散相。,110,以上假设是以理想状况为出发点的，它适用于大部分体系，也有例外。PVC/CPE=90/10，CPE仍然可形成连续网状结构。丁苯胶/PS=50/50 天然胶/P

31、E=65/35SBS/PS=55/45,111,2.熔体粘度的影响,熔体粘度对共混物形态有非常重要的影响，它遵循着一个基本规律：粘度低的一相总是倾向于生成连续相，粘度高的一相总是倾向于生成分散相。”软包硬”规律。软相粘度低的一相硬相粘度高的一相,112,3.粘度与配比的综合影响,A-1：A74%A是连续相B-1：B74%B是连续相26%B 74%A-2 A/B1A含量B，配比；A/B1，A粘度低底部，两组分接近，A/B1，A为连续相,113,B-2与A-2的情况正好相反在中间的阴影区域，是A-B的相转变区，在这个区域内， A-B两相易形成海海结构。在双重阴影区域内，两组分熔体粘度相近，最容易形

32、成海海结构。其中A/B=1时，称为等粘点。,114,4.粘度比、剪切应力及界面张力的综合影响,在共混过程中，体系还会受到外力，通常是剪切力的作用。此外，两相间的相界面也对体系形态有一定影响。引入参数 =2/11 连续相的粘度2分散相的粘度,115, k=d/剪切应力两相间界面张力d分散相粒径 令= 1 则有 k=1 d/ 上式反映了d与和有关 即共混物的形态与剪切应力及界面张力有关,116,（a）与d的关系,21,k极小值若1 都不变， k=cd d也可达到一极小值。,117,等粘点的重要性,以上结论非常重要21, 体系容易得到海海结构；对于海岛结构， 21，分散相粒径可达到极小值。以上两点说

33、明了等粘点在共混改性中的重要性。,118,（b） 、 的影响,k=（1 ）d/ | d在实际中，两组分决定后， 不变， k不变，1不变， d 共混时，平衡粒径随剪切速率上升而下降设备与工艺的选择对形态有影响,119,k=1 d/还说明 d与成正比，其他条件不变， d 降低两相界面张力，有利于减小分散相粒径。,120,5.其它因素的影响,加工温度相容性,121,2.3共混物的性能,聚合物共混物的性能，包括流变性能、力学性能、光学及电学性能、阻隔及抗渗透性能，等等。更关心的是流变性能能否加工力学性能能否使用,122,2.3.1共混物熔体的流变性能,流变性能关系到材料能否进行加工，也就是说关系到能否

34、把材料加工成制品。熔融共混是最重要的共混方法，研究熔体的流变性能十分重要，对于共混过程的设计和工艺条件的选择和优化具有重要意义。熔体的流变曲线、熔体粘度、熔体的粘弹性等等,123,1.共混物熔体粘度与剪切速率的关系,聚合物共混物熔体是假塑性非牛顿流体，共混物熔体的剪切应力与剪切速率之间的关系符合如下关系式： = Kn 式中 剪切应力； 剪切速率； n 非牛顿指数； K 稠度系数。相应地，共混物熔体粘度可表示为： = Kn 1,124,共混物熔体的-关系曲线三种基本类型,a所示为共混物熔体粘度介于单一组分粘度之间, PP/HDPE, PC/PMMAb所示为共混物熔体粘度比两种单一组分粘度都高，P

35、S/PE=25/75c所示为共混物熔体粘度比两种单一组分粘度都低, PS/LDPE PS/PMMA,125,126,2.熔体粘度与温度的关系,共混物的熔体粘度随温度的升高而降低。在一定的温度范围内，对于许多共混物，其熔体粘度与温度的关系可以用类似于Arrehnius方程的公式来表示： E ln = ln A + RT 式中 共混物的熔体粘度； A 常数； E 共混物的粘流活化能， R 气体常数； T 热力学温度（绝对温度） 通过共混，可是体系的粘流活化能升高或降低，从而控制共混物的加工温度。,127,应用实例,PC/PE=95/5（质量比），ln a与1/T关系在一定温度范围内呈直线。根据实测

36、数据计算出E=51.0 KJ/mol。纯PC的粘流活化能为64.9KJ/mol。由此可见，PE的加入可以改变PC的熔体粘度对于温度的依赖关系，从而改善PC的加工流动性。通过加入某种流动性较好的聚合物来改善流动性较差的聚合物的加工流动性，这一作法在共混改性中是常用的办法。,128,PC/PBT共混物（质量比为95/5）的粘流活化能为76.46 KJ/mol，高于纯PC的粘流活化能（64.9KJ/mol）对于这样的共混体系，需在较高的温度下加工成型。,129,3.熔体粘度与组成的关系,组分含量与熔体粘度的关系呈现三种基本类型：共混物熔体粘度介于两单一组分之间；PP/HDPE, PC/PMMA共混物

37、熔体粘度高于两单一组分；PS/PE(25/75)共混物熔体粘度低于两单一组分；PS/LDPE, PS/PMMA,130,(a)比单一组分都低；少量第二组分；极小值。 PP/PS(b)粘度随组分含量变化，充分体现连续相对体系粘度的贡献。PMMA/PS高出单一组分，极大值。PE/PS=75/25,131,4.共混物熔体的粘弹性,聚合物熔体受到外力的作用，大分子会发生构象的变形，这一变形是可逆的弹性形变，使聚合物熔体具有粘弹性。共混物熔体与聚合物熔体一样，具有粘弹性。研究粘弹性的方法采用第一法向应力差（11-22）动态理学试验储能模量G挤出膨胀比B或可恢复剪切形变SR出口压力降,132,例,橡胶增韧塑料体系HIPS、ABS熔体的弹性效应（出口膨胀比）小于均聚物。某些特殊体系，弹性效应会出现极大值或极小值。,133,PS/PE挤出胀大比与组成的关系,PS/PS=80/20，弹性效应出现极大值。,