聚合物共混改性-作业题答案

1. 聚合物共混改性的主要目的有哪些？

物性（谋求新的功能提高性能）：功能化、高性能化、耐久性

成型加工性：流动性、收缩性、离型性、尺寸稳定性、结晶性、结晶速度、热熔融强度等

经济性：增量、代用、省资源、循环利用等

2. 聚合物共混改性的主要方法有哪些？

物理共混：是指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的新材料的过程。

化学共混：聚合物的化学共混改性是通过聚合物的化学反应，改变大分子链上的原子或原子团的种类及其结合方式的一类共混改性方法。

物理/化学共混：是在物理共混的过程中发生某些化学反应

3. 简述混合的基本方式及其特点。

基本方式：分配混合（分布混合、层流混合）、分散混合

特点：在混合中仅增加粒子在混合物中分布均匀性而不减小粒子初始尺寸的过程，称为分配混合。

分布混合：只改变分散相的空间分布状况，增加分散相分布的随机性。分散相物料主要通过对流作用来实现；层流混合：是分布混合的一种特定形式，其理论基于一种假设，即在层流混合的过程中，层与层之间不发生扩散。分散混合：在混合过程中发生粒子尺寸减小到极限值，同时增加相界面和提高混合物组分均匀性的混合过程。

4. 试述聚合物共混物的形态及特点。

海-岛结构：是一种两相体系，一相为连续相，另一相为分散相，分散相分散在连续相中，亦即单相连续体系。

海-海结构：也是一种二相体系，但两相皆为连续相，相互贯穿，亦即两相连续体系。

两相互锁或交错结构：也是一种二相体系，这种结构中没有一相形成贯穿整个试样的连续相，而且两相相互交错形成层状排列，难以区分连续相和分散相。

梯度结构：为二相体系，特殊的共连续体系（两相连续体系）其组成在空间上互为增减。

阶跃结构：为二相体系，特殊的共连续体系（两相连续体系），在极小过渡区域内，其组成在空间上互为增减。

单相连续体系：海-岛结构、两相互锁或交错结构

共连续体系：海-海结构、梯度结构、阶跃结构

5. 影响熔融共混的主要因素有哪些？

（1）聚合物两相体系的熔体黏度（比值）及熔体弹性。（2）聚合物两相体系的界面张力。（3）聚合物两相体系的组分含量以及物料的初始状态。（4）流动场形式和强度。（5）共混时间。

1. 试述聚合物共混的概念。

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？

分散相和连续相、分散相的分散状况、两相体系的形貌、相界面

3. 简述分散相颗粒分散过程的两种主要机理。

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。

Weber数：We很小时，σ占据主导作用，形成稳定的液滴。“液滴模型”认为，对于特定的体系和在一定条件下，We可以有特定的Wecrit，当We < Wecrit，液滴稳定；We＞Wecrit，液滴会变得不稳定，进而破裂。

γ γ

：↑→We ↑→D ↑。

粒径：大粒子易变形。

连续相黏度：ηm↑→We ↑→D ↑

界面张力：σ↓→We ↑→D ↑

熔体弹性：

流动场：对于牛顿流体，拉伸流动比剪切流动更能有效地促使液滴破裂。ηm<<ηd，拉伸流动起主导作用。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。

K值的影响：剪切应力（外力）、分散相内力与分散相颗粒破碎分散密切相关。增大τ或降低Fr可以促进分散相颗粒的破碎。K值超过某个临界值时，粒子破碎。K决定于——外力，内力

r*值的影响：r*取决于分散相熔体颗粒的伸长变形能力，即分散相聚合物的性能，与共混时熔体温度有关。初始位置（分散相粒径）的影响：初始距离（粒径）大，易于破碎。分散相颗粒的破碎分散过程，亦是分散相粒径自动均化过程。亦即破碎分散和粒径均化是同时进行的。

6. 采用哪些方法，可以对聚合物熔体黏度进行调控。

调节共混温度：根据共混组分的黏温曲线，通过调节共混温度来调控共混体系的熔体黏度比值。

调节剪切应力：根据聚合物切力变稀的流变特性，通过调节剪切应力来调控共混体系的熔体黏度比值

通过助剂调节：填充剂、软化剂、增塑剂等均可以调节物料的熔体黏度。

调节共混组分的相对分子量：聚合物的相对分子量也是影响熔体黏度的重要因素。

1.试述相容性和混溶性的概念。

热力学相容性，是亦称互溶性或溶解性。是指满足热力学相容条件，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。聚合物之间的相容性，就是表示聚合物混合系形成单一相（分子量级的混合）的能力。亦是指聚合物之间相互溶解的能力，代表热力学相互溶解。

混溶性，是指共混物各组分之间彼此相互容纳的能力。表示了共混组分在共混中相互扩散的分散能力和稳定状态，是指非相容聚合物共混物中各成分物质的界面结合能力。

2. 聚合物共混物相图的意义和作用？

相图就是用来表示材料相的状态和温度及成分关系的综合图形，它反映了成分及温度变化时所可能发生的变化；相图可直观地描述聚合物共混物的相容性；相图在生产中，可以作为制定材料混炼和热处理等工艺，分析性能的重要依据。

3. 试述聚合物共混物的玻璃化转变温度与相容性的关系。

如果两种聚合物共混后，形成的共混物具有单一的Tg则可以认为该共混物为均相体系。

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，为部分相容体系不相容：不相容聚合物的共混物也有两个Tg峰，但两个Tg蜂的位置与每一种聚合物自身的Tg峰是基本相同的。

4. 试述界面层的性质

Bare研究发现，界面层的玻璃化温度介于两种聚合物组分玻璃化温度之间。当分散相的比表面积小于25μm-1时，共混物有两个明显的力学损耗峰；比表面积大于25μm-1时，只有一个明显的力学损耗峰。Kaplan指出，当分散相颗粒直径大于0.1μm时，共混物有两个明显的玻璃化温度，分别对应于两聚合物组分的玻璃化温度；当粒径在0.02～0.1μm时，两个玻璃化温度相互靠拢；当粒径小于0.015μm的时候共混物只表现一个宽广的玻璃化转变区域。这是由于随着分散相颗粒的减小，界面层体积分数增大的缘故。渐变型IPN可视为全部由界面层构成的材料。

上述事实表明，界面层的力学松弛性能与本体相是不同的；界面层及其所占的体积分数对共混物的性能有显著影响。这也解释了相畴尺寸对共混物性能有明显影响的事实。无论就组成而言，还是就结构和性能而言，界面层都可看作是介于两种聚合物组分单独相之间的第三相

5. 试述SD和NG分相的异同。

亚稳分相（NG）：具有近似于平衡值|φ’-φ”|的浓度差；仅仅成长至一定的大小（临界核）后，通过临界核进行相分离