聚合物的相容性-高分子物理化学(高聚物结构和性能)论文

1．聚合物表面改性聚合物表面改性方法可以分为以下几种：化学改性、光化学改性、表面改性剂改性、力化学处理、火焰处理与热处理、偶联剂改性、辐照与等离子体表面改性。

（1）化学改性是通过化学手段对聚合物表面进行改性处理，其具体方法包括化学氧化法、化学浸蚀法、化学法表面接枝等。

化学氧化法是通过氧化反应改变聚合物表面活性。

常用的氧化体系有：氯酸-硫酸系、高锰酸-硫酸系、无水铬酸-四氯乙烷系、铬酸-醋酸系、重铬酸-硫酸系及硫代硫酸铵-硝酸银系等，其中以后两种体系最为常用。

化学浸蚀法是用溶剂清洗可除去聚烯烃表面的弱边界层，例如通过用脱脂棉蘸取有机溶剂，反复擦拭聚合物表面多次等。

聚合物表面接枝，是通过在表面生长出一层新的有特殊性能的接枝聚合物层，从而达到显著的表面改性效果。

（2）光化学改性主要包括光照射反应、光接枝反应。

光照射反应是利用可见光或紫外光直接照射聚合物表面引起化学反应，如链裂解、交联和氧化等，从而提高了表面张力。

光接枝反应就是利用紫外光引发单体在聚合物表面进行的接枝反应。

（3）表面改性剂改性采用将聚合物表面改性剂与聚合物共混的方式是一种简单的改性办法，它只需要在成型加工前将改性剂混到聚合物中，加工成型后，改性剂分子迁移到聚合物材料的表面，从而达到改善聚合物表面性能的目的。

（4）力化学处理是针对聚乙烯、聚丙烯等高分子材料而提出来的一种表面处理和粘接方法，该方法主要是对涂有胶的被粘材料表面进行摩擦，通过力化学作用，使胶黏剂分子与材料表面产生化学键结合，从而大大提高了接头的胶接强度。

力化学粘接主要是通过外力作用下高分子键产生断裂而发生化学反应，包括力降解、力化学交联、力化学接枝和嵌段共聚等。

（5）火焰处理就是在特别的灯头上，用可燃气体的热氧化焰对聚合物表面进行瞬时处理，使其表面发生氧化反应而达到表面改性的效果。

热处理是将聚合物暴露在热空气中，使其表面氧化而引入含氧基团。

（6）偶联剂是一种同时具有能分别与无机物和有机物反应的两种性质不同官能团的低分子化合物。

第二节聚合物表面性能与相容性一磨擦性能在塑料中常遇到磨擦性质的问题。

如在注塑中物料在螺杆加料段的磨擦机理，磨擦系数对其螺杆的输送效率有重要影响。

物料从料斗进入螺杆之后在螺杆旋转下，使物料沿螺槽向前输送颗粒料首先被压成固体塞，在输送过程中塑料固体塞和料筒及螺杆产生相对运动，各面承受着磨擦力的作用。

这时磨擦将受到许多因素的影响，如塑料的物料性能，颗粒形状及大小，料筒及螺杆表面的光洁度及材质，相对运动的速度，塑料与金属的接触压力及作用时间等等。

不同的聚合物其磨擦系数是不同的。

当塑料与金属磨擦时，磨擦系数与磨擦中的接触面积，与塑料对金属的附着力以及剪切强度有关。

因此磨擦系数不仅与高聚物的物理性质有关，而且与影响物理—机械性质的外界压力，速度和温度有关。

在高压高速下塑料的热传导性能很差产生的热量不易散出，使塑料发生大的变形表面破坏，因此压力和速度对磨擦系数均有影响。

一般情况下，塑料的磨擦系数随载荷的加大而稍许降低。

聚合物材料的干磨擦系数，随着相对速度的提高有增加的趋势。

二相容性相容性是指两种不同品级的聚合物在熔融状态下能否相互混溶的一种性质。

相容性不好的聚合物混熔在一起，制品会出现分层现象。

不同类型聚合物的相容性是不一样的，这与分子结构有一定关系；分子结构相近者易相容；反之难容。

例如，借助于聚碳酸酯和聚乙烯之间的互容性，在聚碳酸酯中加入30~50%聚乙烯可使伸长率提高30%，冲击强度提高４倍，并使熔体的粘度降低。

近年来，利用聚合物之间的相容特性，使共混料品级日益增多，受到人们的普遍重视。

三表观密度大多数热塑性塑料致密状的相对密度为0.9~1.2g/cm3而粉料或颗粒料的表观密度是0.3~0.6g/cm3。

如果物料的表观密度低，使均匀加料发生困难，就易出现“架桥”现象。

这样会影响输送效率和塑化质量的稳定性。

为此有的在料斗中设置有搅拌器，或者采用定量的加料调节装置，对进料量调节和控制，保证连续，均匀地加料。

第三节聚合物的力学特性１形变与应力关系材料的力学特性是指材料在外力的作用下，产生变形，流动与破坏的性质，反应材料基本力学性质的量主要有两类；一类是反应材料变形情况的量如模量或柔度，泊桑比；另一类是反应材料破坏过程的量，如比例极限，拉伸强度，屈服应力，拉伸断裂等作用。

第三章 聚合物间的相容性3.1 聚合物间相容性的热力学分析从热力学角度讲:♦聚合物间的相容性就是聚合物之间的相互溶解性，是指两种聚合物形成均相体系的能力。

♦相容是指两种聚合物在分子(链段)水平上互溶形成均一的相。

更明确地说，是两种高分子以链段为分散单元相互混合。

/如果两种聚合物可以任意比例形成大分子水平均匀混合的均相体系，称之为完全相容；如果仅在一定组成范围内才形成稳定的均相体系，称为部分相容。

一般情况下，当部分相容性大时，称之为相容性好；当部分相容性较小时，称之为相容性差；当部分相容性很小时，称之为基本不相容或不相容。

/什么情况下部分相容?什么情况下两种聚合物完全相容?♦什么情况下♦不相容呢?/两种聚合物共混能否相容，是由它们的热力学性质所决定的。

要使两种聚合物相容，共混体系的混合自由能(ΔF M)必须满足下列条件：ΔF M ＝ΔH M -TΔS M ＜0式中的ΔH M和ΔS M分别为摩尔混合热和混合熵，T是绝对温度。

对于聚合物合金体系，若两种聚合物分子之间没有特殊的相互作用(如形成氢键)，混合过程ΔH M＞0，即混合时吸热。

/ΔF M ＝ΔH M -TΔS M ＜0由式可知，高的混合热不利于两者相容。

混合过程虽然熵是增加的，但由于高分子和高分子混合,熵的增加很有限，一个由x个链节组成的高分子比x个小分子对体系熵的贡献要小得多。

因此，熵项不足以克服热项对ΔF的贡献，即大多情况下不能满足上式的条件，所以，多数聚合物合金是不相容体系。

/聚合物间相容的必要、充分条件♦从Flory—Huggins晶格模型出发。

♦假定聚合物A和聚合物B的大分子分别含有x A和x B个链段，–A与B链段的摩尔体积相等，均为Vs；–共混物中含A、B的摩尔数分别为n A、n B，–其体积分数分别为φA、φB，♦那么，共混前后熵的变化，即混合熵为:(3—1)/¾混合焓ΔH M，因为两组分均为高分子，将聚合物--小分子溶剂体系ΔH M的关系式加以修正，则有:¾式中，X l为Flory—Huggins相互作用参数，即两组分间的相互作用参数。

聚合物共混物相容性的研究进展Ξ苏伟梁　廖　兵3　黄玉惠(中国科学院广州化学研究所　广州　510650)摘　要:相容性聚合物共混物由于其优异的复合性能已成为新材料的主要研究方向。

但许多共混物是互不相容的,因此必须改善它们的相容性。

文章综述了聚合物共混物相容性研究的现状与发展,介绍了各种增容方法及其应用。

关键词:聚合物共混物,相容性,增容剂,接枝共聚物,嵌段共聚物中图分类号:O631随着科学技术的发展,对聚合物材料应用性能的要求日益提高。

如果仅仅由合成新的聚合物来满足所要求的性能,则往往因原材料来源、合成技术、生产成本等诸多因素而受到限制。

因此人们在不断研制和开发新型高分子聚合物的同时,更侧重于研究由已有的聚合物材料通过共混方法来制备具有崭新功能的多相共聚物,以收到事半功倍之效果。

但绝大多数高分子是互不相容的,这种不相容的行为是由于共混物的相之间缺乏有利的相互作用力;而共混物熔融时存在较大的表面张力,使其在混合过程及加工过程中相与相不可能共存。

要想获得具有良好性能的共混物,需要共混物的组分之间的物理性能有较大的差异,且它们有较好的相容性,形成宏观上的不分离,而在微观上又是非均相结构的多相体系。

在此种微观多相体系中,每一组分均以协调的方式对整个体系提供新的宏观性能的同时,仍能保持其大部分性能的独立性,从而获得类似合金的优异协调效应。

但由于各聚合物的分子结构、极性、分子质量等差异很大,即使在强大的机械作用下,能够达到微观均相体系的共混物也很少。

因此,如何提高共混物的相容性已成为研制共混材料的关键。

1　共混物的形态结构与相容性要获得良好性能的聚合物共混物,其微相结构必须是适宜且稳定的。

聚合物共混物的两种聚合物各自成相,两相之间一般有界面层,起到相间的粘合作用。

增加两相间的接触面积,有利于聚合物链段的相互扩散和两相间的粘结力上升。

当两组分完全相容时,两种聚合物实现分子水平的分散而形成均相;但两组分不相容时,两相只具有轻微程度的相互扩散,两相间有明显的界面,其粘结力很小,成为材料的薄弱环节,最终性能很差[1]。

聚合物共混及性能的基本原理聚合物共混物的相容性背景•当今合成聚合物己成为实际应用中不可缺少的一类重要材料。

但是，社会发展对聚合物材料提出了日益广泛和苛刻的要求。

例如，既耐高温又易于加工成型，既有卓越的韧性又有较高的硬度，不仅性能良好而且价格低廉等。

单一的聚合物往往难以满足多种多样的要求。

•为获得综合性能优异的聚合物材料，除了继续研制合成新型聚合物外，已有聚合物的共混改性已成为发展聚合物材料的一种卓有成效的途径，近年来越来越引起兴趣和重视。

•新型聚合物的研发成本往往达到聚合物共混物的近百倍，而且一些聚合物共混物的性能也远非单一聚合物可比拟。

聚合物共混物概念聚合物共混物(Polymer blend)是指两种或两种以上均聚物或共聚物的混合物，聚合物共混物中各聚合物组分之间主要是物理结合，因此聚合物共混物与共聚高分子是有区别的。

但是，在聚合物共混物中，不同聚合物链之间难免有少量化学键存在。

例如在强剪切力作用下使得聚合物链断裂，产生大分子自由基，从而形成少量嵌段或接枝共聚物。

此外，为强化参与共混的聚合物组分之间的界面粘接而采用的反应增容措施，也必然会在组分之间引入化学键。

聚合物共混物的研究开始于1912年的橡胶增韧聚苯乙烯。

此后，有关聚合物共混物的研究取得许多重大成果，可以认为是该领域发展的里程碑。

•以高抗冲聚苯乙烯（HIPS）为代表的增韧塑料的生产及其增韧机理的阐明；•以三元乙丙橡胶（EPDM）/PP为代表的热塑性弹性体的开发；•微相分离理论的成功以及对于相容高分子合金体系中特殊相互作用和分子内相互排斥作用的研究进展。

•聚合物共混物的研究呈现出在共混过程中对材料的相形态进行控制的趋势，因为决定新材料性能的关键因素是共混物中的形态结构。

•聚合物共混物的形态控制主要由热力学和动力学两方面的因素决定。

•作为热力学因素的聚合物共混物中各组分之间的相容性是关键因素。

•相容性是聚合物共混体系相行为研究的首要的基本问题，不同聚合物相容性的热力学原因是聚合物物理学者探索的目标之一。

浙江工业大学硕士学位论文星型聚合物的合成与性能研究姓名：***申请学位级别：硕士专业：材料学指导教师：钱欣；周密201104浙江工业大学ｌ１届硕上毕业论文星型聚合物的合成与性能研究摘要酰胺．胺（Ｐ枷ＡＭ）类树状分子是一类高度支化、具有特定三维结构、分子尺寸和构型高度可控的树枝状大分子，独特的分子结构与物理化学性质使之在众多领域有着广泛的应用前景，并迅速成为了研究热点之一。

环糊精穿在星形聚合物上可得到更为复杂的超分子结构。

由于其独特的结构，精细结构的共聚物将具有独特的物理化学性能，这将有效地开拓脂肪族聚酯的应用范围，也丰富了分子设计和分子剪裁的内容。

本文采用发散法合成桦蝴ＡＭ，改性ＰＡＭＡＭ后得到端基为羟基的ⅣＭＡＭ．ＯＨ，引发￡．己内酯（￡．ＣＬ）开环聚合到Ⅳ蝴ＡＭ．ＯＨ上，得到树枝状．星型聚合物附蝴ＡＭ．ＰＣＬ，最后用仅．环糊精修饰大分子单体（ＰＡＭＡＭ．ＰＣＬ），形成星型（准）聚轮烷复合物洳ＣＤ．ⅣＭ√蝴．ＰＣＬ。

采用核磁氢谱，红外光谱，凝胶色谱等分析测试手段对ＰＡＭ√蝴、ＰＡＭＡＭ．ＯＨ，ⅣＭＡＭ．ＰＣＬ及洳ＣＤ．ＰＡＭＡＭ．ＰＣＬ进行结构表征，证明了星型（准）聚轮烷结构的合成是成功的。

这类精细结构的共聚物由于其组成部分具有优异的生物相容性，因而可以在生物材料中有潜在的应用。

用ＤＳＣ和ＴＧＡ对其进行性能表征，得到树枝状．星型聚合物Ｐ枷ＡＭ．ＰＣＬ具有与线性不同的独特的热性能，ＰＣＬ链段的结晶性受到较大程度削弱；用偏光显微镜及Ｘｌｍ对其进行表征，Ⅳ蝴ＡＭ．ＰＣＬ与线性ＰＣＬ有同样的结晶结构，表明星型结构并未改变ＰＣＬ的结晶结构，洳ＣＤ包覆到Ｐ枷』蝴．ＰＣＬ上时，ＰＣＬ结晶形貌消失；用ＤＬＳ和趾Ｍ表征数据经计算推论，可以得到仅．ＣＤ．Ｐ枷ＡＭ．ＰＣＬ的星型结构中，支链上的ＣＬ有５个未被甜ＣＤ包覆。

关键词：聚酰胺．胺（ＰＡＭＡＭ），星型聚合物，￡－己内酯（￡．ＣＬ），洳环糊精（ａ．ＣＤ），（准）聚轮烷ＳｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄＣｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆＳｔａｒＣｏｐｏｌｙｍｅｒｓＡＢＳＴＲＡＣＴＰｏｌｙａｍｉｄｏａｍｉｎｅ（ＰＡＭＡＭ）一ｂａｓｅｄｄｅｎｄｒｉｍｅｒｉｓａｃｌａｓｓｏｆｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓｗｉｔｈｃｏｎ臼．ｏｌｌｅｄｓｕｒｆａｃｅ如ｎｃｔｉｏＩｌａｌｉｔｙａｎｄｓ娩ｅ，ｈｉｇｈｌｙｂｒａｎｃｈｅｄａｎｄｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，ｗｈｉｃｈｈａｓａｔｔＩ．ａｃｔｅｄａｌｏｔｏｆｓｃｉｅｎｔｉ６ｃａｔｔｅｎｔｉｏｎｉＩｌｔｈｅｐａｓｔｄｅｃａｄｅ锄ｄｐｒｏＶｉｄｅｄａｎｕｍｂｅｒｏｆｐｏｔｅｎｔｉａｌ印ｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｓｐｅｃｔｓｉｎｗｉｄｅａｒｅａｓ．ＣｙｃｌｏｄｅｘｔｒｉＩｌＳｃｏａｔｉｎｇｏｎｔｈｅＳｔａＩ’ｐｏｌ”ｎｅｒｃａｎｇｅｔｍｏｒｅｃｏｍｐｌｅｘｓｕｐｒａｍｏｌｅｃｕｌａｒｓｍＪｃｔｕｒｅ．Ｔｈｅｓｅｃｏｐｏｌｙｍｅｒｓｐｏｓｓｅｓｓｕｎｉｑｕｅｐｈｙｓｉｃａｌａｎｄｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｗｈｉｃｈｗｉｌｌｅｘｔｅｎｄｔｈｅ印ｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｃｏｐｅｏｆａｌｉｐｈａｔｉｃｐｏｌｙｅｓｔｅｒｓ龇ｌｄｅＩｌｒｉｃｈｔｈｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｔａｉｌｏｒｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｍｏｌｅｃｕｌａｒ．Ｄｅｎｄｒｉｍｅｒ－ｓｔａｒｃｏｐｏｌｙｍｅｒｓｗｅｒｅｓｙｎｔｈｅｓ娩ｅｄｂｙｒｉｎｇ—ｏｐｅｎｉｌｌｇｐｏｌｙｍｅｒ讫ａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈｌｌｓｅｄｈｙｄｒｏｘｙｌ—ｔｅｍｉｎａｔｅｄｄｅｎ“ｍｅｒｐｏｌｙｅｓｔｅｒａｓｉ１１ｉｔｉａｔｏｆ．ＦｉＩｌａｌｌｙ，弘Ｃｙｃｌｏｄｅｘ臼血（ｍＣＤ）ｗａｓｔｈｒｅａｄｏｎｔｏｔｈｅＩｍｃｒｏｍｅｒ（Ｐ√ＷＪＷ－ＰＣＬ）ｗｈｉｃｈｃｏｕｌｄｇｅｔｓｔａｒ－ｐｏｌｙ（ｐｓｅｕｄｏ）ｒ０伽忸ｎｅｓｃｏｍｐｌｅｘ叶ＣＤＰＡＭＡＭ．ＰＣＬ．ＳｔｒｕｃｔＩｌｒｃｏｆＰＡＭＡＭ、ＰＡＭＡＭ．ＯＨ、ＰＡＭＡＭ．ＰＣＬａｎｄ０【．ＣＤ．ＰＡＭＡＭ．ＰＣＬｗｅｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒ娩ｅｄａｎｄａＩｌａｌｙｓｉｓｅｄｂｙｐａｎｅｎ坞ｏｆ１ＨＮＭＲ，ＦＴＩＲ柚ｄＧＰＣ．Ｔｈｅｒｃｓｕｌｔｓｉ１１ｄｉｃａｔｅ廿ｌａｔｔｈｅＰＡＭＡＭ－ＰＣＬｃａｎｂｅｓｕｃｃｅｓｓ如ｌｌｙｃｏａｔｅｄｗｉｔｈａ－ＣＤ．Ｂｅｃａｕｓｅ０ｆｉｔｓｅｘｃｅｌｌｅｎｔｂｉｏｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉ哆，ｓｕｃｈｆｉＩｌｅｓｔｎＪｃｔｕｒｅｓｏｆｔｈｅｃｏｐｏｌｙｍｅｒｃｏｍｐｏｎｅｎｔ，ｃａｎｈａＶｅｐｏｔｅｎｔｉａｌ印ｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｔｈｅ浙江工业大学１１届硕士毕业论文ｐｅ而锄ａｎｃｅｃｈａｒａｃｔｅ血ａｔｉｏｎｏｆｃｏｐｏｌｙｍｅｒｓｂｙＤＳＣａｎｄＴＧｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｌｌｅｓｅｃｏｐｏｌｙｍｅｒｓｐｏｓｓｅｓｓｕｎｉｑｕｅｔｈｅｒｎ：１ａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｗｈｉｃｈｗｅｒｅｄｉ疏ｒｅｎｔ五的ｍｔｈｏｓｅｏｆｌｉｎｅａｒＰＣＬ；ｔｈｅｃｒｙｓｔａｌｌ娩ａｂｉｌｉｔｙｏｆＰＣＬｓｅｇｍｅｎｔｓｗａｓｈｉｎｄｅｒｅｄｓｅｄｏｕＳｌｙ．ＵｓｅｏｆＰＬＭａｎｄＸＩｍｔ０ｃｈａｒａｃｔｅ血ｅ，Ｐ朋ⅥＡＭ－ＰＣＬ锄ｄｌｉｎｅａｒＰＣＬｈａＶｅｔｈｅｓａｍｅｃ巧ｓｔａｌｓ仃ｕｃｔｌｌｒｅ，ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇｔｈａｔｍｅｓｔａｒｓ仉ｌＣｔｌｌｒｅｄｏｅｓｎｏｔｃｈａｎｇｅｔｈｅｃ巧ｓｔａｌｌｉｎｅｓｔｒＩｌｃｔｕｒｅｏｆＰＣＬ；Ｗｈｅｎａ－ＣＤｃｏａｔｉｎｇｏｎｔｏｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆＰＡＭＡＭ—ＰＣＬ，ＰＣＬｃｒ），ｓｔａｌｌｉｌｌｅｍｏ印ｈ０１０９ｙＡＦＭｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎａｎｄｄａｔａｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ，ｉｔｄｉｓａｐｐｅａｒｅｄ．ＢｙＤＬＳａｎｄｃａｎｂｅｉｎｆｅｌｌｒｅｄｔｈａｔｔｈｅｒｅａｒｅ５ＣＬｓｗ“ｈｏｕｔａ—ＣＤｃｏａｔｉｎｇｏｎｔｈｅｓｉｄｅｃｈａｍｏｆａ．ＣＤ．ＰＡＭＡＭ．ＰＣＬ．．１（１￡ＹＷｏＲＤＳ：ｐｏｌｙａＩＩｌｉｄｏａ血ｎｅ，ｄｅｎｄｒｉｍｅｒ＿ｓｔａｒｃｏｐｏｌｙｍｅｒｓ，￡－ｃａｐｒｏｌａｃｔｏｎｅ，ｃ拶ｓｔａｌｌｉｚａｂｉｌｉｔｙ，肛Ｃｙｃｌｏｄｅｘ研ｎ＇ｐｏｌｙ（ｐｓｅｕｄｏ）ｒｏｔａｘａｎｅｓ第一章引言１．１星型聚合物星型聚合物是一个支点或核引出儿个或多个聚合物链的一类聚合物，由Ｆｌｏ口于１９４８年首次提出星型聚合物这一概念【１１。