第6章 聚合物共混物的性能

聚合物共混的方法
聚合物共混是指将两种或以上的聚合物混合在一起，以期望他们相互作用产生更好的性能，这是一种常见的聚合物材料开发方法。

聚合物共混的方法有很多种，本文将重点介绍以下几种。

物理共混法是将两种或以上的聚合物酱混合在一起，以形成一个均匀的混合物。

这种方法是将两种聚合物粉末或液体混合在一起，然后搅拌均匀，产生一种可塑性的混合物。

这种方法通常用于开发高性能塑料，如高强度的复合材料或具有耐磨性和抗化学腐蚀性的塑料。

此外，这种方法还可以用于制造各种形状的聚合物制品，如管道、板材、薄膜、容器等。

熔融共混法
界面反应共混法
界面反应共混法通常用于将不同性质的聚合物混合在一起，并产生新的化学反应。

这种方法通常使用前输入到聚合物中的密封剂或改性剂，以使聚合物之间在高温下发生反应从而产生一个新的混合物。

这种方法可以改善聚合物的化学稳定性、热稳定性和耐机械性能。

同时也可以产生其他特殊的性能，如增强吸音和吸水性能，增加材料的弹性和韧性等。

共沉淀法
共沉淀法可以制造具有均匀的成分和复杂形状的材料。

它是将两种或多种前输入到溶液中，并在特定条件下混合尽可能地加热，使它们产生一个反应，在这个反应中，产生一种新的混合物。

通过调整反应条件，可以控制成分和结构的变化，从而制造出各种新的聚合物材料。

总之，聚合物共混的方法种类繁多，各有不同的应用场景和优缺点。

在进行材料开发时，需要根据具体的要求来选择最适合的共混方法。

聚合物共混的形态
聚合物共混是指将两种或多种不同的聚合物混合在一起，通过物理或
化学方法形成一个新的材料。

共混材料可以具有比单一聚合物更好的
性能，如力学性能、热稳定性、耐磨性、透明度等。

共混材料的形态
可以分为以下几种：
1. 相分离型共混
相分离型共混是指两种或多种聚合物在混合后相互不溶，形成两个或
多个相区域。

每个相区域中都含有一种或多种聚合物，这些区域之间
通过界面结构连接起来。

相分离型共混通常需要添加一些表面活性剂
来改善不同相之间的亲和力。

2. 交替型共混
交替型共混是指两种或多种聚合物在混合后形成一个交替排列的结构。

这些聚合物按照一定的规律交替出现，形成一个类似于“条纹”的结构。

交替型共混通常需要通过特殊的制备工艺来实现。

3. 微相分离型共混
微相分离型共混是指两种或多种聚合物在混合后形成许多微小的相区域。

这些相区域的尺寸通常在10纳米到1微米之间，需要通过高分子自组装或特殊的制备工艺来实现。

微相分离型共混通常具有较好的力学性能和透明度。

4. 互穿型共混
互穿型共混是指两种或多种聚合物在混合后形成一种类似于网络结构的体系。

其中每一种聚合物都穿透了另一种聚合物的网络结构中，形成了一种类似于“交错”的结构。

互穿型共混通常需要通过特殊的制备工艺来实现。

总之，不同类型的共混材料具有不同的形态和性能表现。

选择合适的制备方法和配方可以得到理想的共混材料，并拓展其应用领域。

聚合物共混的方法
聚合物共混是指将不同种类的聚合物混合在一起，形成一种新的材料。

这种方法可以改变原有聚合物的性能，增加材料的应用领域。

以下是聚合物共混的几种方法：
1. 机械共混法：将两种或多种聚合物加入到混合机中，通过机
械力作用在短时间内混合均匀，形成混合物。

2. 溶液共混法：将不同种类的聚合物分别在其溶剂中溶解，然
后将两种或多种聚合物溶液混合，得到共混溶液。

之后，将共混溶液通过溶剂挥发或凝固法得到聚合物共混物。

3. 熔态共混法：将两种或多种聚合物加热至熔态状态，混合均
匀后冷却固化，形成聚合物共混物。

4. 压缩共混法：将两种或多种聚合物分别制成薄片或小块，放
置在一起，经过高温高压压缩，使聚合物间相互渗透形成聚合物共混物。

聚合物共混的方法因材料不同而异，但共同点是要达到混合均匀。

聚合物共混的优点是可以改善聚合物的性能，增加材料的使用范围。

但是，共混后的材料性能不如单一聚合物的优异性，需要根据实际需求进行选择。

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聚合物共混物的流动性能估算上海北京顺德文章来自于塑料产业论坛（ ）聚合物共混物的性能估算历来是学术界热衷的事情，其目的主要在于探索材料结构以及混合物料在加工过程的演变机理、使用过程中的失效机理。

下面结合我自己在塑料行业的从业经历，谈谈聚合物掺混物（blends ）的性能估算，由于经历有限、阅读的文献有限，只是做个大概的总结。

1996年吴培熙、张留成写的《聚合物共混物改性》一书出版，这标志着我国第一本共混改性专著的诞生，它系统总结了共混改性的理论和实践，更多的是多外国的东西的总结。

在这本书里，作者总结了聚合物共混熔体的粘度，给出了非均相共混物熔体的粘度估算的上下限：上限值：η=η2+）（12121/)2/1()/(11ηφηηφ⨯+---------------------------------------------（1）下限：η=η1+）（11122/)2/1()/(1ηφηηφ⨯+- --------------------------------------------(2)式中，φ1、φ2—分别为组分1和组分2的体积分数；η1、η2—分别为组分1、组分2的粘度，η2＞η1；η—共混物的粘度。

Heitmiller 给出近似公式：η1=11ηW ＋22ηW -------------------------------------(3) 式中，η、η1、η2分别为共混物、组分1及2的熔体粘度；W1及W2---为别为组分1和组分2的熔体粘度2004年，化学工业出版社出版了郑州大学王经武写的《塑料改性技术》一书，该书基本套路与吴培熙的《聚合物共混物改性》类似，对新文献做了更多的总结和充实。

该书讲流动性能没有超过吴培熙的书。

2004年科学出版社出版了《聚合物共混物：组成与性能》，该书是吉林大学的一群老师和学生翻译的国外名著，原著由美国D.R.保罗和英国的C.B.巴克纳尔撰写。

原著从1978年就出版了，2000年出了新版。

摘要：随着科技的发展，聚合物共混物作为一种新型材料，引起了广泛关注。

本文从聚合物共混物的定义、分类、制备方法、性能特点及应用领域等方面进行了综述，旨在为我国聚合物共混物的研究与应用提供参考。

一、引言聚合物共混物是指由两种或两种以上聚合物通过物理或化学方法混合而成的复合材料。

由于聚合物共混物具有优异的性能和广泛的应用前景，近年来在国内外得到了迅速发展。

本文将对聚合物共混物的相关研究进行综述，以期为我国聚合物共混物的研究与应用提供参考。

二、聚合物共混物的定义与分类1. 定义聚合物共混物是指将两种或两种以上聚合物通过物理或化学方法混合而成的复合材料。

在共混过程中，聚合物分子链相互缠绕、穿插，形成具有一定结构特征的共混体系。

2. 分类（1）按相态分类：聚合物共混物可分为均相共混物、部分相容共混物和不相容共混物。

（2）按聚合物类型分类：聚合物共混物可分为聚烯烃共混物、聚酰胺共混物、聚酯共混物等。

三、聚合物共混物的制备方法1. 机械共混法机械共混法是最常用的聚合物共混方法，主要包括熔融共混、溶液共混和乳液共混等。

（1）熔融共混：将两种或两种以上聚合物在熔融状态下混合，利用高温和机械力使聚合物分子链相互缠绕、穿插，形成共混物。

（2）溶液共混：将聚合物溶解在溶剂中，通过搅拌、混合等手段使聚合物分子链相互缠绕、穿插，形成共混物。

（3）乳液共混：将聚合物分散在乳液中，通过搅拌、混合等手段使聚合物分子链相互缠绕、穿插，形成共混物。

2. 化学共混法化学共混法是通过化学反应将两种或两种以上聚合物连接在一起，形成共混物。

主要包括共聚、交联、接枝等方法。

四、聚合物共混物的性能特点1. 改善力学性能聚合物共混物可以改善单一聚合物的力学性能，如提高拉伸强度、弯曲强度、冲击强度等。

2. 改善耐热性能聚合物共混物可以改善单一聚合物的耐热性能，如提高熔点、热变形温度等。

3. 改善耐腐蚀性能聚合物共混物可以改善单一聚合物的耐腐蚀性能，如提高耐酸、耐碱、耐溶剂等性能。

❖1.试述聚合物共混的概念。

答：聚合物共混是指将两种或两种以上聚合物材料、无机材料以及助剂在一定温度下进行机械掺混，最终形成一种宏观上均匀，而且力学、热学、光学、电学及其他性能得到改善的新材料的过程，这种混合过程称为聚合物的共混改性，所得到的新的共混产物称为聚合物共混物，简称共混物。

❖2.共混物的形态学要素有哪些？答：1. 分散相和连续相；2. 分散相的分散状况；3. 两相体系的形貌；4. 相界面。

❖3.简述分散相颗粒分散过程的两种主要机理。

❖答：液滴分裂机理：分散相的大粒子，分裂成两个较小的粒子，然后，较小的粒子在进一步分裂，这一过程不断重复，直至平衡。

❖细流线破裂机理：分散相的大粒子，在拉伸应力下变形为细流线，细流线再在瞬间破裂成细小的粒子。

❖4.依据“液滴模型”，讨论影响分散相变形的因素。

答：Weber数粒径；连续相黏度；界面张力；熔体弹性；流动场；两相粘度比。

❖5.依据“双小球模型”，讨论影响分散相破碎的因素。

❖答：K值的影响；r*值的影响；初始位置（分散相粒径）的影响❖6.采用哪些方法，可以对聚合物熔体黏度进行调控。

❖答：调节剪切应力；通过助剂调节；调节共混组分的相对分子量。

❖1.影响共混物性能的因素有哪些？❖答：一、各组分的性能与配比的影响；二、共混物形态的影响；三、制样方法和条件的影响；四、测试方法与条件的影响❖2.试述聚合物大形变时的形变机理及两种过程。

❖答：玻璃态聚合物大形变时的形变机理包含两种可能的过程❖剪切形变过程：剪切过程包括弥散型的剪切屈服形变和形成局部剪切带两种情况。

剪切形变只是使物体形状改变，分子间的内聚能和物体的密度基本上不受影响。

❖银纹化过程：银纹化过程则使物体的密度大大下降。

这两种机理各自所占的比重与聚合物结构及实验条件有关。

❖3.形成局部应变的两种原因是什么？❖答：1）是纯几何的原因（试样截面积的波动）。

这种纯几何的原因仅在一定的负荷条件下才会产生局部应变❖2）应变软化（材料对应变的阻力随应变的增加而减小）。

聚合物共混改性原理要点整理名词解释1.【聚合物共混】：是指两种或两种以上聚合物经过混合制成宏观均匀物质的过程，能增加体系的均匀性。

2.【高分子合金】：是指含多种组分的聚合物均相或多相体系，包括聚合物共混物和嵌段、接枝共聚物，一般为具有较高力学性能的工程塑料。

3.【复合材料】：是指由两个或两个以上独立的物理相组成的固体产物，其组成包括基体和增强材料两部分。

4.【杂化材料】：两种以上不同种类的有机、无机、金属材料，在原子、分子水平上杂化，产生具有新型原子、分子集合结构的物质，含有这种结构要素的物质为杂化材料。

5.【分布混合】：又称分配混合，是混合体系在应变作用下置换流动单元位置而实现的。

指分散相粒子不发生破碎，只改变分散相的空间分布、增加随机性的混合过程。

6.【分散混合】：是指既增加分散相空间分布的随机性，又减少分散相粒径，改变分散相粒径分布的工程。

7.【总体均匀性】：是指分散相颗粒在连续相中分布的均匀性，即分散相浓度的起伏大小，一般采用数理统计的方法进行定量表征。

8.【分散度】：是指分散相颗粒的破碎程度，一般以分散相平均粒径来表征。

9.【平衡粒径】：在分散混合中，由于分散相大粒子更容易破碎，所以共混过程是分散相粒径自动均化的过程，这一自动均化的过程的结果，是使分散相例子达到一个最终的粒径。

即“平衡粒径”。

10.【相逆转】：聚合物共混物可在一定的组成范围内发生相的逆转，原来是分散相的组分变成连续相，而原来是连续相的组分变成分散相。

在相逆转的组成范围内，常可形成两相交错、互锁的共连续形态结构，使共混物的力学性能提高。

1简答题1.试述共混物形态结构形态的3种基本类型？并简述其特点。

答：主要分为（1）均相体系，共混物中只有一个连续相；（2）两相体系，且一相为连续相，一相为分散相，分散相分散在连续相中；（3）两相体系，两相都为连续相，相互贯穿。

2.试述均相体系的判定方法？答：可以利用玻璃化转变温度（Tg）作为判定标准。

聚合物共混理论重点内容纲要绪论1、聚合物共混的3钟基本作用及共混的优势。

聚合物共混可以具有如下3种基本作用一、通过聚合物共混，显著提高聚合物的性能。

二、通过聚合物共混，在性能基本不变的前提下，降低材料的成本三、通过聚合物共混，获取新的性能共混的主要优势在于简便易行，可适应小的生产规模，也可形成大规模生产。

第二章聚合物共混的基本概念1、共混改性的主要方法及应用。

按照宽泛的聚合物共混概念，共混改性的基本类型可分为物理共混、化学共混和物理/化学共混三大类。

共混改性的方法又可按共混时物料的状态划分，分为熔融共混、溶液共混、乳液共混等（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，熔融共混是采用密炼机、开炼机、挤出机等加工机械进行的。

（2）溶液共混溶液共混是将聚合物组分溶于溶剂后，进行共混。

（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。

（4）釜内共混釜内共混（又称为“釜内合金化”）为近年来新问世的共混方法，是两种（或两种以上）聚合物单体同在一个聚合釜中完成其聚合过程，在聚合的同时也完成了共混。

2、共混物形态的3中基本类型共混物的形态多种多样，可分为三种基本类型：其一是均相体系；其二被称为“海-岛结构”，这是一种两相体系，且一相为连续相，一相为分散相，分散相分散在连续相中；其三被称为“海-海结构”，也是两相体系，但两相皆为连续相，相互贯穿“海-岛结构”被称为“单相连续体系”，“海-海结构”被称为“两相连续体系”3、相容性的基本概念及判断依据●热力学相容性热力学形容性，亦可称为互溶性或溶解性，热力学相容体系是满足热力学相容条件的体系，是达到了分子程度混合的均相共混物。

热力学相容条件是混合过程的吉布斯自由能△Gm<0。

●溶混性是指一种共混物具有类似于均相材料所具有的性能，在大多数情况下，可以用玻璃化转变温度Tg作为均相体系判定的标准，相应地，可以把Tg作为相容性的判断标准。

完全相容的聚合物共混物特例完全相容的聚合物共混物是指两种或更多种不同的聚合物在共混过程中形成均匀的混合物，其中每个聚合物分子与其他聚合物分子之间没有明显的相互作用或相互吸引力。

这种共混物在微观尺度上呈现出单一均匀的相态，具有优异的力学性能、热稳定性和可加工性。

1. 聚合物共混物的定义- 聚合物：由重复单元组成的高分子化合物。

- 共混：将两种或多种不同的聚合物混合在一起，形成新的材料。

2. 聚合物共混物分类- 相容性：根据聚合物之间相互作用力强弱程度，可以将共混体系分为完全相容、部分相容和不相容三类。

- 完全相容：指两种或多种聚合物之间没有明显的相互作用力，能够形成均匀无缺陷结构。

- 部分相容：指两种或多种聚合物之间存在一定程度上的相互作用力，但仍能形成较为均匀结构。

- 不相容：指两种或多种聚合物之间相互作用力较强，形成不均匀结构。

3. 完全相容的聚合物共混物特点- 均匀性：完全相容的聚合物共混物在微观尺度上呈现出单一均匀的相态，没有明显的界面或分离现象。

- 优异性能：由于共混体系中聚合物分子间没有明显相互作用力，因此可以充分发挥各个聚合物的特点，获得优异的力学性能、热稳定性和可加工性。

- 可调性：通过调整不同聚合物的比例和配方，可以改变共混体系的性质和应用范围。

4. 形成完全相容共混物的机制- 相似化学结构：两种或多种聚合物具有相似或兼容的化学结构，使得它们能够在分子级别上实现良好的相互作用。

- 相似链段长度：两种或多种聚合物具有相似长度的链段，有利于链段之间的交叉扩散和排列。

- 相近玻璃化转变温度：两种或多种聚合物具有接近的玻璃化转变温度，有利于形成均匀的玻璃态混合物。

- 相似亲疏水性：两种或多种聚合物具有相近的亲疏水性，使得它们能够在溶液中相互溶解并形成均匀混合物。

5. 完全相容聚合物共混物的应用- 功能性材料：完全相容的聚合物共混物可以用于制备具有特殊功能的材料，如自修复材料、形状记忆材料等。

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。