共混物的相容性(精)

PET／PLA共混物相容性和结晶性能的研究夏学莲;刘文涛;朱诚身;何素芹;王丽娜【摘要】The effects of tetrabutyl titanate [Ti （OBu）4] and poly （lactic acid）（PLA） on the compatibility of poly（ethylene terephthalate）（PET）/PLA blends were investigated. The melting/ crystallization behavior and morphology of the blends were studied. It showed that the blends were compatible when the Ti（OBu）4 content was 4% of PLA contents; When PLA content was above 30%, the blends appeared phase separation. The addition of PLA to PET increased the crystallization rate and the crystallization temperature. Besides, the crystal size decreased.%研究了相容剂钛酸西丁酯[Ti（OBu）a]含量、聚乳酸（PLA）含量对聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）／PLA共混物相容性的影响，探讨了共混物的熔融和结晶行为，并对其结晶形貌进行了观察。

结果表明，Ti（OBu）4含量为PLA的4％（质量分数，下同）时，PET／PLA共混物的相容性良好，但当PLA含量超过30％时，共混物出现相分离；PLA的加入使PET的结晶峰变窄，结晶速率增加，且结晶峰温度向高温方向移动；PLA的加入使PET的晶粒尺寸大幅减小，晶粒数目大幅增加，结晶更加完善。

第4章高分子的多组分体系4.1复习笔记一、高分子共混物的相容性1．基本概念（1）高分子共混物高分子共混物是指将两种或两种以上的聚合物按适当的比例，通过共混得到单一聚合物无法达到的性能的材料，也称为“高分子合金”。

（2）相容性相容性是指在任何比例混合时，都能形成分子分散的、热力学稳定的均相体系，即在平衡态下聚合物大分子达到分子水平或链段水平的均匀分散。

（3）机械相容性机械相容性是指能得到具有良好物理、机械性能的共混材料时聚合物共混物之间的相容性。

（4）IPN互穿网络结两种不相容聚合物分别交联形成网状结构并相互穿的结构。

（5）界面层空气与高聚物熔体的表面，或者多相高聚物内部形成两相的界面，某一组分的浓度或密度会由一相连续地向另一相变化，两相之间的边界面附近的部分称为界面层（表面层）。

2．聚合物共混的意义（1）消除和弥补单一聚合物性能上的弱点，取长补短，得到综合性能优良、均衡的理想聚合物材料；（2）使用少量的某一聚合物可以作为另一聚合物的改性剂，改性效果明显；（3）改善聚合物的加工性能；（4）制备一系列具有崭新性能的聚合物材料。

3．混合自由焓组成曲线与温度的关系（1）高温互容低温分相的高临界共溶温度（UCST）。

超过此温度，体系完全相容，为热力学稳定的均相体系；低于此温度，部分相容，在一定的组成范围内产生相分离；（2）低温互容高温分相的低临界共溶温度（LCST）。

低于此温度，体系完全相容，高于此温度为部分相容；（3）同时存在最高临界相容温度和最低临界相容温度。

有时，UCST和LCST会相互交叠，形成封闭两相区。

二、高分子嵌段共聚物熔体与嵌段共聚物溶液嵌段共聚物是指由化学结构不同的嵌段组成的大分子。

合成嵌段共聚物的聚合方法有：活性阴离子聚合、缩聚、Ziegler-Natta催化聚合、活性自由基聚合等。

1．嵌段共聚物的微相分离微相分离：嵌段共聚物在一定温度下也会像高分子共混物一样发生相分离，由于嵌段间具有化学键的连接，形成的平均相结构微区的大小与单个嵌段的尺寸差不多，被称为微相分离。

第5章共混物的相容热力学和相界面5.1 共混物相容热力学热力学相容性，从热力学角度而言，是在任何比例混合时，形成分子分散的、热力学稳定的均相体系。

相容热力学，是指能得到具有良好物理、机械性能的共混材料时聚合物共混物之间的相容性。

研究内容包括相分离行为和部分相容两相体系的相界面特性。

5.1.2 热力学相容的必要条件共混体系的吉布斯自由能，在恒温条件下，下式成立。

当两种或两种以上的聚合物形成共混物时，体系相容的必要条件是：随混合组分分子量的增大，混合熵对吉布斯自由能的贡献将逐渐减小，体系的相容性将主要取决热焓的数值大小和符号。

热焓是包含非混合熵效应的能量变化。

5.1.3 相分离行为和均相结构稳定性条件5.1.3.1 共混体系的相图共混体系的相容性，与温度和组成密切相关。

在一定温度下相容的共混体系，升高或降低温度，达到某一临界点时，会发生相分离；通过改变共混体系组成，也可以产生相分离。

以温度为纵坐标，组成为横坐标，将发生相分离的临界线以及均相和两相区域标出，即可得到共混体系的相图，如下图所示。

a 具有最高临界相容温度（UCST）行为。

超过此温度，共混体系完全相容，低于此温度，为部分相容，在一定范围内产生相分离。

b 表现出最低临界相容温度（LCST）行为。

低于此温度，共混体系完全相容，高于此温度，为部分相容，在一定范围内产生相分离。

c 同时具有UCST和LCST。

表现出UCST的共混体系，一般都是△H m >0 的；表现出LCST的共混体系，一般都是△H m <0的。

一种共混体系的UCST或者是LCST与参与共混的聚合物的分子量有关：若是表现出UCST的，随分子量增大，UCST升高；若是表现出LCST的，随分子量增大，LCST降低。

具有最高临界相容温度的例子有：天然橡胶-丁苯橡胶、聚异丁烯-聚二甲基硅氧烷、聚苯乙烯-聚异戊二烯、聚氧化乙烯-聚氧化丙烯等。

具有最低临界相容温度的例子有：聚苯乙烯-聚乙烯甲基醚、聚己内酯-苯乙烯-丙烯睛共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丙烯睛共聚物等。

提高共混物相容性的方法学校名称：广东轻工职业技术学院院系名称：轻化工技术学院时间：2017年4月28日聚合物共混物通常为两相体系，相容性对共混物的性能影响很大，如果两种聚合物完全相容，则制得的共混物不会获得特殊的性能；如果两种聚合物相容性很差，则共混产生宏观的相分离，形成分层或剥离现象，降低了材料的强度和使用性能；若两种聚合物部分相容，则形成微观或亚微观的相分离结构，两相界面之间存在相互作用，形成过渡层，这时所获得的共混物往往会表现出独特的性能。

由此可见，在制备共混物时，形成微观或亚微观相分离是一个关键问题。

然而，能够具有良好的相容性并可以直接共混的体系是相当少的。

因此，大多数共混体系中都要采取一些措施来改善聚合物共混体系的相容性，也叫相容化，使之形成微观相分离。

提高共混体系相容性的方法有：利用聚合物分子链中官能团间的相互作用、改变分子链结构，加入相容剂、形成互穿网络、进行交联和改变共混工艺条件等。

1.对聚合物进行化学改性如果参加共混的聚合物分子链上含有某种可相互作用的官能团，它们之间的相容性必定好。

基于此原因，在共混改性技术中，常常采用向分子链引入极性基团的方法来改善聚合物的相容性，并收到较好的效果。

例如：聚甲基丙烯酸甲酯(有机玻璃)与聚乙烯醇、聚丙烯酸或聚丙烯酰胺等，由于分子键之间可以形成氢键、具有较好相容性。

又如：聚合物分子链上分别含有酸性和碱性基团，共混时可以产生质子转移，分子链间可生成离子键或配位键。

离子键的键能要强于氢键，所以聚合物之间相容性更好。

通过对高分子链的化学改性(如氯化、磺化等)，就有可能明显改善共混体系的相容性。

如聚乙烯氯化形成氯化聚乙烯，就可以与聚甲基丙烯酸甲酯较好地相容。

其次，通过共聚的方法改变聚合物分子链结构，也是一种增加聚合物之间相容性的常用而有效的方法。

例如：聚苯乙烯是极性很弱的聚合物，一般很难与其它聚合物相容，但苯乙烯与丙烯腈的共聚物SAN，由于改变了分子中的链结构，就可与聚碳酸酯、聚氯乙烯和聚砜等许多聚合物共混相容。

聚合物共混的原则
聚合物共混是指将两种或更多种不同的聚合物通过物理或化学方法进行混合，形成具有特定性能和应用的新材料。

共混是一种复杂的过程，需要注意一些基本原则。

1. 物理相容性：共混聚合物应具有较好的物理相容性，即相互间有较好的相容性和混合性。

若两种聚合物相互溶解或相分离较慢，可能会导致相分离或相强化现象，使共混体系的性能下降。

2. 相似的玻璃转变温度：两种共混聚合物的玻璃转变温度（Tg）相似，可以减小共混体系的相分离和相强化的可能性。

3. 化学相容性：两种聚合物在化学结构上应有一定的相似性，以提高它们之间的相容性。

4. 相互作用：共混聚合物之间应具有相互作用，如氢键、离子键等，以提高共混体系的稳定性和强度。

5. 添加剂的选择：适当的添加剂可以改善共混体系的相容性和性能，如增塑剂、增强剂、抗氧剂等。

6. 处理条件的选择：合适的加工温度、时间、剪切力等处理条件对共混聚合物的形成和性能以及相分离的控制起着重要作用。

7. 合理的配比：合适的配比能够达到最佳的性能，过量或不足的聚合物可能会降低共混体系的性能。

总之，聚合物共混的原则是在物理相容性、化学相容性、相互作用、添加剂的选择、处理条件的选择和合理的配比等方面进行考虑，并根据具体情况进行调整和改进。

聚合物共混材料的相容性研究聚合物共混材料是由两种或多种聚合物混合而成的材料。

相比于单一聚合物材料，聚合物共混材料具有更好的性能和更广泛的应用领域。

然而，聚合物共混材料的相容性一直是研究的重点和难点之一。

相容性是指不同聚合物之间的相互作用程度，决定了共混材料的物理性质和性能。

如果两种聚合物相互溶解并形成均匀的混合物，即相容性较好；如果两种聚合物不能相互溶解，形成不均匀的相分离结构，即相容性较差。

相容性的研究对于优化共混材料的性能和开发新材料具有重要意义。

一种常用的研究方法是通过相图来分析聚合物共混材料的相容性。

相图是描述不同组分在不同温度和组分比例下的相行为的图表。

通过实验测定不同温度下的共混材料相平衡相图，可以了解不同条件下的相行为和相互作用。

相图的研究结果可以指导共混材料的配方设计和工艺控制，以获得理想的相容性和性能。

除了相图研究，还可以通过物理性质的测试来评价聚合物共混材料的相容性。

例如，通过测量共混材料的玻璃化转变温度、热膨胀系数、力学性能等指标，可以间接评价材料的相容性。

相容性较好的共混材料通常具有较高的玻璃化转变温度、较低的热膨胀系数和较好的力学性能。

聚合物共混材料的相容性研究还可以从分子层面进行。

通过分析聚合物分子链的结构和相互作用，可以揭示共混材料的相容性机制。

例如，聚合物的化学结构、分子量和分子量分布对相容性有重要影响。

此外，还可以通过添加相容剂、改变共混材料的结晶行为等方法来调控相容性。

相容性研究的结果对于聚合物共混材料的应用具有重要意义。

相容性较好的共混材料可以在不同领域发挥出更好的性能。

例如，在塑料工业中，相容性较好的共混材料可以提高塑料的韧性、耐热性和耐化学性；在纺织工业中，相容性较好的共混材料可以提高纤维的强度和耐久性。

总之，聚合物共混材料的相容性研究是一个复杂而重要的课题。

通过相图研究、物理性质测试和分子层面的分析，可以揭示共混材料的相容性机制，并指导材料的配方设计和工艺控制。

TPU／CPE／PVC三元共混聚合物相容性的研究[摘要] 从研究热塑性聚氨酯和氯化聚乙烯的共混配比出发,对共混材料的相容性和相互作用方式等进行了研究。

通过共混研究发现,TPU/CPE/PVC共混体系为部分相容体系;相对于使用纯热塑性聚氨酯,共混物的总成本降低幅度也较大。

[关键词] 热塑性聚氨酯氯化聚乙烯聚氯乙烯共混热塑性聚氨酯(TPU)和氯化聚乙烯(CPE)共混改性后,虽然相对于纯TPU其耐老化性能、阻燃性能、加工性能等都有所改善;而且相对于纯CPE其热稳定性能、耐低温性能、拉伸强度等都有所提高,尤其总成本降低幅度较大。

但是二者的相容性还是不够理想,为了提高共混体系的综合性能,拟加入第三组分即增容剂改善TPU/CPE共混体系的相容性,本文中添加的第三组分增容剂是食品级的预塑化的聚氯乙烯(PVC)。

主要对三元共混物的相容性和相互做用方式等进行了初步的探讨。

1实验部分1.1原材料氯化聚乙烯:牌号CM1;聚氯乙烯:预塑化的食品级原料;热塑性聚氨酯:牌号B。

1.2样品制备(1)TPU/CPE/PVC共混物制备:原料干燥处理后,根据配方称取各原料。

将CPE、PVC料和各种助剂混合均匀后放入烘箱,预塑化20~30min。

启动塑炼机混炼,混炼均匀后打三角包。

(2)压片:将平板硫化机升温至165℃,把上面得到的混炼物放入模具中。

在5MPa的压力下保压5-10min,然后将压力提升为10MPa的压力下保压5-10min。

开模,把模具拿出来放入冷压机中,在5MPa的压力下冷压5min后脱模。

1.3性能测试与表征(1)共混物玻璃化转变温度Tg的测定:使用示差扫描量热仪对试样进行分析,实验条件为升温速度为10K/min,温度范围为-70～170℃,氮气气氛流量为20ml/min。

(2)共混体系的红外谱图:使用傅立叶红外分光光度计对试样进行红外扫描,得到谱图。

(3)共混体系微观结构的表征:共混物先在液氮中脆断,然后进行表面喷金,最后使用扫描电镜放大1000倍观察其断面微观结构。

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。

共混物的相容性学校名称：广东轻工职业技术学院院系名称：轻化工技术学院时间：2017年4月28日1．相容性的概念相容性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，共混物性能的好坏与它们之间的相容性大小有很密切的关系：相容性好，则所形成的共混物稳定；反之，两种聚合物之间则可能发生相分离，性能较差。

不同聚合物之间相互容纳的能力差别很大。

不同种类聚合物共混时可能出现三种形态：即完全相容、部分相容和不相容。

完全相容的聚合物共混体系，其共混物可形成均相体系，因而它具有单一的Tg，如图4-1(a)所示。

部分相容的聚合物，其共混物为两相体系，其共混物具有两个Tg ，且两个Tg峰较每一种聚合物自身的Tg峰更为接近，如图4-1(b)所示。

还有许多聚合物之间是不相容的，不相容聚合物的共混物也有两个Tg峰，但两个Tg 峰的位置与每一种聚合物自身的Tg峰是基本相同的，如图4-1(c)所示。

图4-1以Tg表征共混物相容性的示意图——单一聚合物 ------- 共混物在聚合物共混体系中，最具应用价值的体系是聚合物间“部分相容”的两相体系。

良好的相容性，是聚合物共混物获得优异性能的一个重要前提。

共混体系的热力学相容性及共混加工过程中的动力学因素对研究共混体系的形态与结构有着及其重要的意义。

2．热力学相容性聚合物热力学相容性是指两种高聚物在任何比例时都能形成稳定的均相体系的能力。

因此，若要使两种聚合物相互溶解，在恒温恒压下聚合物混合时必须是自由能减少，即△G ＜0。

而体系自由能的变化取决于混合时焓的变化(△H m )和熵的变化(△S m )，以及混合时的温度(T)，即应满足：△G ＝△Hm —T △Sm ＜0 式4-1 式4-1也可用于判定热力学相容是否成立。

在式4-2中，对于两种聚合物的共混：△S m＝—R(n 11n1φ+ n 21n2φ)式4-2式中：n 1，n 2 —— 两种聚合物的物质的量1φ，2φ —— 两种聚合物的体积分数R —— 气体常数由式4-2可以看出，△S m 为正值，即在混合过程中，熵总是增加的。