互穿聚合物网络结构

互穿聚合物网络(IPN）天然纤维素包括细菌纤维素、海藻和高等植物(如棉花、苎麻、木材等)均属于纤维素I型。

纤维素I分子链在晶胞内是平行堆砌的，纤维素II是纤维素I经由溶液中再生(regeneration)或经丝光处理(mercerization)得到的结晶变体，是工业上使用最多的纤维素形式。

纤维素II 与纤维素I有很大的不同，它是由两条分子链组成的单斜晶胞，属于反平行链的堆砌。

纤维素是一种β-(1-4)-D-糖苷键连接的线型高聚物，由X 射线衍射发现存在四种结晶形态，即纤维素Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ，不同晶型纤维素的C1，C4 和C6 的化学位移具有明显的差别，这种差别可能是因为不同晶型纤维素的链构象转变或晶体堆砌对吡喃葡萄糖单元C4 和C6 的影响差异造成的.基于在非晶区的链段运动显示窄谱线，而晶区的刚性链以及分布在非晶区的刚性链产生宽谱线，因此可以利用宽、窄谱线的峰面积（S b 和S n）求取结晶度χ c纤维素I和纤维素II在C6上的差别就是因为吡喃葡萄糖单元C6位羟基的构象不同，纤维素I为t - g构象，纤维素II和无定型纤维素则为g - t构象。

天然纤维素I也存在两种不同的晶体结构，即纤维素Iα和Iβ。

13C NMR谱指出它们之间最大的差别在C1的化学位移上，I α为单峰，Iβ为双峰。

高分子链构象参数：无扰尺寸(A)：A 值愈小，高分子链愈柔顺。

A 值只取决于高分子的近程结构，与高聚物的分子量无关。

空间位阻参数(σ)：空间位阻参数是指由于高分子链的内旋转受阻而导致分子尺寸增大程度的量度，其值愈小，高分子链愈柔顺Flory 极限特征比(C∞)：Flory 极限特征比是指高分子链由于键角限制和空间位阻造成分子链伸展的程度，。

一般来说，C ∞愈小，链愈柔顺。

合成的柔顺性高聚物的C值在5~7 范围内，而天然高分子多数高于此范围。

持续长度(q)：持续长度q 广义为高分子链在第一个键方向上的投影，它表征分子链的支撑能力。

PC/ABS合金材料简介已阅：154 2009-8-26 15:09:30PC与ABS共混物可以综合PC和ABS的优良性能，一方面可以提高ABS的耐热性、抗冲击和拉伸强度，另一方面可以降低PC成本和熔体粘度，提高流动性，改善加工性能，减少制品内应力和冲击强度对制品厚度的敏感性。

可用于成型大面积或薄壁长流程制品。

广泛应用于机械零件、电器部件、帽盔及生产汽车车身等要求兼有优良抗冲击性和刚性的制品。

如汽车内外部件、家电（电视、电话机等）、电脑及周边设备、办公自动化设备外壳、通讯器材等多个领域。

选用不同类型的ABS树脂与聚碳酸酯形成的PC/ABS合金，能得到适用于不同领域所需的材料。

PC/ABS合金改性的研究已阅：201 2009-8-26 15:00:58PC／ABS合金是一种性能优良的复合材料，被广泛应用于电子电器外壳件。

由于手机类电器外壳趋向于超薄、超轻，其所用PC／ABS合金材料要求具有良好的力学性能和较高的性价比。

然而PC、ABS有限的相容性，影响了PC／ABS共混材料的力学性能，改善PC／ABS复合体系中微团间相容性有利于提高复合材料的整体力学性能。

ABS-g-MAH与PC、ABS经双螺杆挤出机反应共混，制备了PC／ABS复合材料。

力学性能测试显示复合材料的缺口冲击强度由32.18KJ／m~2增强到41.92KJ ／m~2；拉伸强度达到53.05MPa，增幅为3.61％。

力学性能提高表明马来酸酐接枝ABS提高了PC／ABS共混体系的相容性。

适量相容剂的作用不仪使复合材料的韧性得到提高，同时增强了材料的拉伸性能。

EVA与PC、ABS共混制备了PC／ABS／弹性体复合材料。

对复合材料力学性能研究表明，添加5份弹性体EVA显著增加了PC／ABS合金的抗冲击性能，合金的缺口冲击强度提高到48.4KJ ／m~2，增幅达50.4％。

经共混EVA在PC／ABS合金中形成了粒径为0.2～0.4μm的弹性核，且弹性核在树脂基体中分散均匀，大小均一。

互穿聚合物网络的研究进展发表时间：2019-06-26T10:21:13.447Z 来源：《基层建设》2019年第9期作者：罗冰吉[导读] 摘要：互穿聚合物网络（IPN）是两种或两种以上交联聚合物通过网络的互相贯穿而成的交织聚合物网络。

广州双一乳胶制品有限公司摘要：互穿聚合物网络（IPN）是两种或两种以上交联聚合物通过网络的互相贯穿而成的交织聚合物网络。

它可以看作是一种特殊形式的聚合物共混物。

本文分别从橡胶改性和黏合剂应用两方面概述了互穿聚合物网络的应用研究进展及其表征方法。

关键词：互穿聚合物网络；橡胶改性；黏合剂；应用；表征方法1.IPN的概念互穿聚合物网络（IPN）是两种或两种以上交联聚合物通过网络的互相贯穿而成的交织聚合物网络。

它可以看作是一种特殊形式的聚合物共混物。

IPN 作为一类新型聚合物共混物和一种新的共混改性技术，特别是它独特的化学共混方法和网络互穿结构及强迫互容、界面互穿、协同作用等特点，引起了人们的极大兴趣[1]。

2 IPN的应用2.1 IPN在橡胶改性中的应用IPN是制备交联聚合物合金的唯一手段，在橡胶改性中占据不可替代的位置，IPN可以通过动力学控制使原本不相容的组分达到微观相分离的程度，即强迫相容性，如此使其改性适用的范围更加广泛；在性能上，IPN会在某一组成时表现出一个极大值，这称为IPN的协同效应。

在橡胶领域，IPN材料作为橡胶制品基材已经得到了一定的应用，具有性能优异、可按照应用要求设计以及原料种类广泛等优点，也存在制备操作繁杂、原料成本较高等缺点。

其应用概括起来主要包括橡胶的补强、宽温域阻尼材料和各种功能橡胶材料。

［2］2.1.1橡胶结构材料王志成等［3］制备了聚硫橡胶和EP的弹性体共混物，与棕刚玉混合之后硫化，制得的三元共混IPN复合材料为一种新型的金属磨具——弹性砂轮。

该弹性砂轮的金属磨光粗糙度可达到0.8μｍ，磨光工效是手工磨光的8~10倍。

S.Ostad-Movahed等［4］将PBR和SBR按照一定比例共混，加入经过有机表面改性的白炭黑，制得具有IPN结构的汽车轮胎胎面材料，并研究了共混时间、共混温度和并用比对材料性能的影响。

《产城》 2021年11月(上)产城I

ndustry City

204摘 要：采用不同分子量的聚氨酯预聚体与环氧树脂共混，加入不同的固化剂使其形成互穿网络，并对拉伸强度、硬度等进行表征。结果表明，改性的聚氨酯预聚体的力学性能有所提高，并实现了硬度40HA~98HA间的可调性，对其机理进行了阐述。关键词：聚氨酯；环氧树脂；硬度

■文/郑焕青

聚氨酯（PU）是主链上含有大量 ―NHCOO―键的高聚物，而聚氨酯弹性体（PUE）是最重要的一种。因力学性能优异、尺寸稳定等被广泛应用制造业、国防等工业领域。互穿聚合物网络(Interpenetrating Polymer Net-work)缩写为IPN[1]指两种或两种以上交联网状聚合物相互贯穿、缠结而成的聚合物共混物，一种材料无规地贯穿到另一种材料中，“强迫相容”和“协同效应的作用使其保持原有聚合物固有的特性，又有其他共混聚合物无法得到的独特性能。JLHANP等通过同步法制备了BM/PU(PPG)-EPIPN，对其进行了形态学和动力学分析，FJ.Hua等用环氧和经聚氨酯改性的丙烯酸树脂形成了网络，并对其进行了动力学将环氧接枝到聚氨酯上形成网络，从而改善聚氨酯的耐热性能。秦宁等人利用端羟基聚丁二烯（HTPB）-异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）作为粘结剂，制备当异氰酸酯基（R）为1.2时拉伸强度达到4.10MPa，断裂伸长率达825%，硬度为58HA的预聚体。Ho J K, Huang等人制备出―NCO封端的浇注型PU预聚体。其中―NCO含量为8.95%～9.25%，―NH2量是102%～109%。然后用4，4'-亚甲基双（2-氯苯胺）为固化剂，浇注法制备无发泡聚氨酯聚合物试样，在30℃和40℃下用扭转夹具测量的剪切储能模量G'为250～350MPa，剪切损耗模量G”为25 MPa～30MPa，此聚氨酯抛光垫的孔隙率为20%～50%，密度为0.60～0.95g/cm3。

随着复合技术在材料科学的发展，20世纪80年代Okubo 提出了“粒子设计”的新概念，其主要内容包括异相结构的控制、异型粒子官能团在粒子内部或表面上的分布、粒径分布及粒子表面处理等。

核-壳型乳液聚合可以认为是种子乳液聚合的发展。

乳胶粒可分为均匀粒子和不均匀粒子两大类。

其中不均匀粒子又可分为两类：成分不均匀粒子和结构不均匀粒子。

前者指大分子链的组成不同，但无明显相界面，后者指粒子内部的聚合物出现明显的相分离。

结构不均匀粒子按其相数可分为两相结构和多相结构。

核﹣壳结构是最常见的两相结均。

如果种子乳液聚合第二阶段加入的单体同制备种子乳液的配方不同，且对核层聚合物溶解性较差，就可以形成具有复合结构的乳胶粒，即核﹣壳型乳胶粒。

即由性质不同的两种或多种单体分子在一定条件下多阶段聚合，通过单体的不同组合，可得到一系列不同形态的乳胶粒子，从而赋予核﹣壳各不相同的功能。

核﹣壳型乳胶粒由于其独特的结构，同常规乳胶粒相比即使组成相同也往往具有优秀的性能。

一、核壳乳液乳胶粒的结构形态根据“核﹣壳”的玻璃化温度不同，可以将核壳型乳胶粒分为硬核﹣软壳型和软核﹣硬壳型：从乳胶粒的结构形态看，主要着几种：正常型、手镯型、夹心型、雪人型及反常型。

其中反常型以亲水树脂部分为核。

图5-7是几种常见的核売型乳胶粒的模型。

核壳乳胶粒子结构形态多种多样，在形成过程中受到诸多因素的影响，很难用热力学分析解决。

大量的研究结果表明，对粒态的影响因素主要有：加料方法和顺序，核壳单体及两聚合物的互溶性，两聚合物的亲水性，引发剂的种类和浓度，聚合场所的黏度，聚合物的分子量，聚合温度等。

这些因素是互相联系、互相制约和矛盾的，不能孤立看待。

(1）单体性质乳胶粒的核﹣壳结构常常是由加入水溶性单体而形成的。

这些聚合单体通常含有羧基、酰胺基、磺酸基等亲水性基团。

由于其水溶性大易于扩散到胶粒表面，在乳胶粒﹣水的界面处富集和聚合。

当粒子继续生长时，其水性基团仍留在界面区，而产生核﹣売结构。

1.聚合物共混：共混改性包括物理共混、化学共混和物理/化学共混三大类型。

其中，物理共混就是通常意义上的“混合”。

如果把聚合物共混的涵义限定在物理共混的范畴之内，则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。

2.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。

3.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。

分布混合和分散混合在实际的共混工程中是共生共存的，分布混合和分散混合的驱动力都是外界施加的作用力。

4.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。

5.分散度则是指分散相颗粒的破碎程度。

对于总体均匀性，则采用数理统计的方法进行定量表征。

分散度则以分散相平均粒径来表征。

6.分散相的平衡粒径：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”。

7.高分子合金：（塑料合金）指含多种组分的聚合物均相或多相体系，常具有较高的力学性能，作工程塑料。

8.熔融共混：将聚合物组分加热到熔融状态后进行共混（应用广泛）。

采用的设备-----密炼机、开炼机、挤出机等。

本方法最具有工业价值。

9.溶液共混：将聚合物组分溶于溶剂后，进行共混。

本方法主要用于基础研究领域10.乳液共混：将不同聚合物乳液共混方法。

本法可用于橡胶共混改性中；以乳液应用的产品可乳液共混改性等。

11.分散度：反映分散相物料的破碎程度；（分散相的平均粒径和分布表征）12.均一性：反映分散相分散的均匀程度（分散相浓度起伏大小，用统计法）13.相界面：连续相与分散相之间的交界面。

（界面结合好坏对共混物性能有重大影响）14. 所谓聚合物之间的相容性（Miscibility），从热力学角度而言，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。