高分子∽高分子高分子合金

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分子合金及高分子合金新概念

分子合金及高分子合金新概念

收稿日期:2001211218作者简介:蔡应桃(19332),男,江苏南京人,河南建安防腐绝热有限公司高级工程师。

文章编号:100423918(2002)022*******分子合金及高分子合金新概念蔡应桃(河南建安防腐绝热有限公司,河南郑州 450047)摘 要:提出了分子合金新概念,从而使得由元素2分子2高分子各种化学态的物质,均能发现相应的合金组成,为此引导了新产品的研制和开发,以及对原高分子合金概念的质凝与更新。

关键词:分子合金;高分子合金中图分类号:TG 131 文献标识码:A在研制新型循环冷却水缓蚀剂时,由于元素合金的启示,导致分子合金概念的提出,并进而导致高分子合金概念的更新,今撰成文,以供商榷。

1 合金的概念 众所周知,金属合金的概念由来已久,难以查考。

而高分子合金的概念则出现较晚,大约在二十世纪中期提出和发展起来。

最早使用合金(alloy )一词,是1942年道化学公司(Dow Chemical Co 、)应用Styralloy —22来描述PS/PB 聚苯乙烯/聚丁二烯,共混复合新材料[1]。

现对有关概念表述如下:1.1 金属合金(元素合金)的概念合金是在一种金属元素基础上,加入其他元素,组成具有金属特性的新材料[2]。

例如:钢铁是以铁为基础的铁碳合金。

但习惯上很少将钢称为合金,因为它只含一种金属元素之故。

合金是由两种或两种以上金属元素,或金属元素与非金属元素,一般通过熔炼而结合在一起并形成具有金属特性的物质[3]。

例如:黄铜是以铜为基础的铜锌合金。

上述金属合金概念的提出,实际上均远在真实合金出现之后,因为人类由石器时代进入青铜器时代,如我国夏商朝最早使用的青铜,就是铜锡合金[4]。

业已数千年之前的事情。

随后进入铁器时代,钢就是铁碳合金。

当时人们只是随着生产力的发展,为了适应客观的需要和可能而生产这些金属材料。

但是一旦合金概念明确提出之后,人们就有意识的寻找和制备各种各样的合金,以满足实际生产或生活实践中各种各样不同的需求。

高分子合金

高分子合金
从传统上说,合金是指金属合金,即在一种金属元素基础上,加入其他元素,组成具有金属特性的新材料;是由两种或两种以上金属元素,或金属元素与非金属元素,一般通过熔炼而结合在一起并形成具有金属特性的物质。例如黄铜是以铜为基础的铜锌合金,钢铁是以铁为基础的铁碳合金。 随科学的发展,后来提出了分子合金的概念。分子合金一般指分子中含两种金属以上的低分子物质,以及不同金属或其化合物与酸碱盐类经中和置换及络合与互溶而成的化合物、络合物或复合物以及其混合物。广义地说,如果将钢认为铁碳合金,则含一元金属的酸、碱、盐等低分子化合物,也可认为分子合金。 高分子合金是由两种或两种以上高分子材料构成的复合体系,是由两种或两种以上不同种类的树脂,或者树脂与少量橡胶,或者树脂与少量热塑性弹性体,在熔融状态下,经过共混,由于机械剪切力作用,使部分高聚物断链,再接枝或嵌段,亦或基团与链段交换,从而形成聚合物∽聚合物之间的复合新材料,称之为高分子合金。 例如: (1)PC/ABS(聚碳酸酯/苯乙烯∽丁二烯∽丙烯腈)共聚物合金。 (2)PPO/PS(聚苯醚/聚苯乙烯)合金。 (3)PPO/HIPS(聚苯醚/高抗冲击聚苯乙烯)合金。 (4)PC/PE(聚碳酸酯/聚乙烯)合金。2. 高分子合金的类别 所谓高分子合金,并非指真正含金属元素的高分子化合物。而是指不同种类的高聚物,通过物理或化学方法共混,以形成具有所需性能的高分子混合物新材料。在高分子合金中,不同高分子的特性可以得到优化组合,从而显著改进材料的性能,或赋予材料原不具有的性能。重要的增韧塑料如高抗冲聚苯乙烯(HIPS)和丙烯腈—丁二烯—苯乙烯(ABS),热塑弹性体如苯乙烯—丁二烯—苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)等都是具有重要工业价值并已工业化的高分子合金。高分子合金制备简易,并且随着组分的改变,可以得到多样的性能.下面介绍几种应用较广的高分子合金。2.1 橡胶增韧塑料 这是最主要的一类高分子合金,如前面提到的ABS和HIPS,二者都是由聚苯乙烯(PS)改性得到的。PS具有出色的电绝缘性、透明性、着色性和加工流动性,良好的耐水性、耐光性、无毒性、耐化学腐蚀性以及较好的刚性和一定的力学性能,广泛应用于电子电器、仪表、文教用品、食品包装、玩具和家庭用品等领域。但是PS还有性脆、冲击强度低、耐环境应力开裂性和耐热性差等缺点,使得PS仅能作为普通塑料使用。若采用机械共混法在PS中混入丁苯橡胶,或用接枝共聚—共混法以顺丁橡胶、天然橡胶等以增韧PS,则得到具有综合性能的高抗冲聚苯乙烯即HIPS。将PS与聚丁二烯、聚丙烯腈的各种性能有机地统一起来,则得到具有卓越综合性能、应用非常广泛的ABS树脂。又如在聚丙烯中加入少量乙丙橡胶、在聚氯乙烯(PVC)中加入少量氯化聚乙烯(CPE)、在环氧树脂中加入少量橡胶等。橡胶的主要作用是增韧,以克服基体塑料脆性。既能使塑料的冲击韧性大幅度提高,又能维持相当高的抗拉强度、从而使橡胶的柔韧性和塑料的高强度得到最佳组合。2. 2 塑料增强橡胶 例如以聚丁二烯(PB)为基质、聚苯乙烯为分散相的热塑性弹性体SBS,其化学组成与HIPS基本相同,但SBS仍保持PB橡胶软而富有弹性的特点,而其中塑料相PS存在使材料获得增强。一般橡胶中也可加入塑料进行增强。例如丁苯橡胶中加入PS、乙丙橡胶中加入少量聚丙烯、顺丁橡胶中加入少量聚乙烯等,塑料对橡胶起增强作用,在保持橡胶韧性的同时,提高其抗拉强度。2. 3 塑料与塑料共混 例如聚苯醚(PPO)是一种耐高温热塑性工程塑料,具有优异的力学性能和电性能,但其熔体粘度大,流动性差,难以加工成型,而聚苯醚合金的性能和使用价值远远超过PPO本身的性能和使用价值。PPO与聚苯乙烯共混能形成相容的均相体系,使聚苯醚熔体流动温度和粘度下降很多,因此显著改善其加工性能。PPO与聚酰胺(尼龙)的共混物则具有优异的力学性能、耐热性、耐油性、尺寸稳定性。聚偏氯乙烯具有优良的机械性能、耐化学药品性和不同寻常的压电性、热电性,虽可用热塑性方法成型,但溶体成型过程生成的球晶尺寸较大,影响制品性能,与聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯等共混后,其结晶行为和加工性能显著改变。又如,聚碳酸酯中加入少量聚乙烯,既改善其加工性能,又显著提高其抗冲击强度。具有各种特性的部分相容或不相容的塑料合金为数不多。2.4 橡胶与橡胶共混 主要目的是降低成本、改善加工流动性和改善最终产品的其他性能。例如,将天然橡胶与顺丁橡胶共混可降低成本、改善加工性能及产品的耐磨性和抗挠性。天然橡胶和顺丁橡胶的加工性能、一般使用性能较好,且价格较低,但由于其高度不饱和,使耐老化性(耐热氧老化、耐臭氧、耐天候老化等)很差,如果与乙烯—丙烯—丁二烯三元共聚物(EPDM)共混则显著改善。 与绝大多数金属合金都是互容的均相体系不同的是,大多数高分子合金都是互不相容的非均相体系,而组分的相容性从根本上制约着合金的形态结构,是决定材料性能的关键。图1为完全相容、部分相容及不相容共混体系的性能与组成的关系。图2为不同混合比的共混体系分散相粒径与冲击强度的关系。可见,分散相粒径越小,共混物抗冲击强度越大;相容性越好,共混物力性能越优良。因此,如何改善共混物组分间的相容性,进而进行相态设计和控制,是获得有实用价值的高性能高分子合金材料的一个重要课题。反应性共混体系就是解决相容性问题的一个重要方法,下面就该体系的概念及具体增容技术作一概要讨论。 3. 反应性共混体系概念及具体分类 反应性共混体系是指在不相容或相容性较差的共混体系中加入(或就地形成)反应性聚合物,在混合过程中(例如挤出过程)与共混聚合物的官能团之间在相界面上发生反应,使体系相容性得到改善,起到增容剂的作用。按其反应形式可分为三类1)利用带官能团的组分在熔融共混时就地形成接枝共聚物或嵌段共聚物;(2)加入至少能与其中一种共混组分起反应的聚合物,通过共价键或离子键起增容的作用; (3)加入低分子组分起催化作用,使共混物的形成与交联反应同时进行。下面分类别讨论各种不同反应性共混体系的组成与性质。3.1 利用官能团反应的反应性共混体系 这一体系主要是利用含反应性官能团的聚合物之间的相互作用来起到增容的作用。可反应性聚合物所带官能团多为酸酐基团、羧基或羧酸衍生物基团、胺基、羟基、环氧基、唑啉等基团。常见反应如表1所示: 在含酸酐官能团的反应性增容剂中,工业上最常用的是以马来酸酐基团(MAH)为中心的。含羧酸官能团的反应性聚合物多为以丙烯酸(AA)或甲基丙烯酸(MAA)为共聚单体与其它聚合物形成带羧基的接枝共聚物, 它们与聚酰胺(PA)、环氧树脂(EP)等带有官能团的聚合物共混,官能团间发生酰胺化、酰亚胺化、酯化等反应,在熔融共混中就地形成增容剂,使共混体系的冲击强度、拉伸强度等显著提高,表现出明显的增容效果。在聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚苯醚等的共混体系中,含有羧酸衍生物基团的反应性聚合物与共混组分之间通过酯交换、胺酯交换、开环等反应形成嵌段或接枝共聚物增容剂,使不相容聚合物体系相容性大大提高。此外,环氧基、羟基、胺基等官能团的引入也可以对聚合物改性,起到增容的作用。3.2 利用共价键或离子键增容的反应性共混体系 向聚合物中引入能够产生离子相互作用的基团(如离子键、酸碱相互作用及氢键作用等)或共价键,也可以达到增容的目的。例如,聚合物中所含的吡啶或叔胺等基团可以与磺酸、羟酸以及离聚物形成离子键,从而改善高分子合金的相容性。例如,在PA6/PE共混体系中引入了含羧盐的乙烯-丙烯酸酯共聚物。由于体系内反应形成离子键,最终取得了理想的增容效果。3.3 加入低分子组分起催化作用的反应性共混体系 向共混体系中添加某些起催化作用的低分子化合物,由于其能使共混组分在熔融共混过程中形成共聚物或产生交联,因而增加了体系的相容性。例如,在PS/PE共混体系中添加反应性的过氧化二异丙苯(DCP)、三聚异氰脲酸三烯丙酯(TAIC)、硬脂酸(St)等作催化剂,取得了较好的增容效果。 4.结语 分子合金从最初以增韧为主要目的,到现在涉及到聚合物性能的各个方面,已有半个多世纪的发展历史。目前,就高分子合金技术的应用范围而言,几乎渗透到所有的材料应用领域。从其发展趋势来看,还需要从技术上进一步探求高效的共混手段,开发新的相容剂品种。而反应性增容技术作为高分子合金开发的一个关键技术,是改善高分子合金的相容性,增强相界面粘结力的有效途径之一。与非反应性增容剂相比,反应性增容剂具有用量少,成本低以及增容效果好等优点。随着高分子合金向高性能、多功能、多元化方向发展,该技术具有较好的应用前景。

新型高分子材料有哪些

新型高分子材料有哪些

新型高分子材料有哪些
首先,聚合物是新型高分子材料的重要代表,它们由大量重复单体分子通过共价键连接而成,具有较高的分子量和相对分子质量。

聚合物树脂、聚合物纤维、聚合物薄膜等都是常见的新型高分子材料,它们具有优异的机械性能、热性能和化学稳定性,被广泛应用于塑料、橡胶、纺织品、包装材料等领域。

其次,共聚物是由两种或两种以上单体按照一定的摩尔比例聚合而成的高分子化合物,具有两种或两种以上单体的性质。

共聚物具有丰富的结构和性能,可以通过调整单体的比例和结构来获得不同性能的材料,如ABS共聚物具有优异的力学性能和耐热性,被广泛应用于汽车零部件、家电外壳等领域。

此外,高分子合金是由两种或两种以上高分子材料经过物理或化学的方式混合而成的材料,具有两种或两种以上高分子材料的性能。

高分子合金具有综合性能优异、可调性强的特点,如PC/ABS合金具有优异的力学性能和耐候性,被广泛应用于电子产品外壳、汽车内饰等领域。

最后,高分子复合材料是由两种或两种以上材料通过物理或化学的方式混合而成的材料,具有两种或两种以上材料的性能。

高分子复合材料具有结构多样、性能可调的特点,如碳纤维增强复合材料具有优异的强度和刚度,被广泛应用于航空航天、汽车、体育器材等领域。

综上所述,新型高分子材料包括聚合物、共聚物、高分子合金、高分子复合材料等,它们具有丰富的结构和性能,被广泛应用于各个领域,对推动材料科学和工程技术的发展具有重要意义。

随着科学技术的不断进步,新型高分子材料的研究和应用将会迎来更加广阔的发展空间。

织态结构.

织态结构.

两种聚合物△ G<0 ,则可形成互容均相体系.但也 可能相分离而形成非均相体系。 共混高分子混合物的相容性太差,易于造成宏观相 分离,甚至肉眼可见;相容性适中的混合物才具有 实用价值,在某些性能上表现出优异的性能,其相 分离是微观或亚微观的相分离,在外观上是均匀的, 甚至在光学显微镜下也观察不出分相现象,但在电 镜下仍可观察到。 完全混溶的高分子,除了少数由于协同作用有实用 价值,通常没有实际价值。
能解释的事实:高分子为什么能形成单晶,而晶片 的厚度又与相对分子质量无关。 不能解释的事实:高聚物取向后,强度增加;X-射 线衍射为什么有弥散环?晶体密度小于按晶胞参数 计算的理论值。
③松散折叠链模型: 实验依据:电子显微镜、核磁共振和其他实验研究 发现,即使在高聚物单晶中,仍然存在着晶体缺陷, 特别是有些单晶的表面结构非常松散,使单晶的密 度远小于理想晶体的密度值,并测得单晶的结晶度 为75~85%。这说明即使是单晶,其表面层在一定 程度上也是无序的。基于这些实验事实,Fisher提出 了松散折叠链模型,作为对原来规整折叠链模型的 一种修正。
聚合物与填料表面的活性基团发生作用,如CB/Rubber。 填料预处理,增加填料与高聚物之间的亲和力,界面作用力增 强。 填料未处理 填料表面用偶联剂处理
选择题
聚合物的活性填料是指( ) a 能与聚合物反应的填料。 b 具有反应活性的填料。 c 对特定的聚合物起补强作用的填料 d 可以灵活加入的填料。 c
5. 高分子-发泡体系的织态结构 泡沫材料很多,应用很广,如PVC、PE、PP、PU、 Rubber等。 特点:泡沫体都是由泡孔组成,泡孔中充满空气,密 度低,如PU 0.025左右,具有独特的性能:回弹好。 泡孔结构:开孔结构 闭孔结构 特点:密度低、隔热保温性能好、减震减噪效果好。

影响高分子合金膜内聚合物间相容性的主要因素.

影响高分子合金膜内聚合物间相容性的主要因素.

第!"卷第#期*++,年!!月高分子材料科学与工程-./01231452364/77862)824)92):6)2236):’!"(’#$%&)%’*++,)%;<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<< 影响高分子合金膜内聚合物间相容性的主要因素谷晓昱>(孙本惠?北京化工大学材料科学与工程学院A*北京化工大学B@!’’*信箱(北京!+++*"C =摘要D聚合物材料合金化是改善膜性能(拓宽膜材料使用范围的一种有效手段E 聚合物间的相容性是影响合金分离膜结构与性能的重要因素E文中以二元合金体系为例(探讨了影响聚合物合金膜中聚合物间相容性的各种因素E关键词D膜材料A聚合物合金A分离膜A相容性A膜结构与膜性能中图分类号DG,5F文献标识码D4文章编号D!+++HIBBB@*++,C+#H++*,H+G通过聚合物材料合金化的方法制备高分子合金分离膜可以实现聚合物性质上互补性与协同效应的统一(从而拓宽了膜材料的选择范围A更重要的是可以通过聚合物间相容性的差异调!K节膜结构(达到改善膜性能的目的J相容性是E羟基(如果选择可以和它形成氢键的聚合物(合NK金体系的相容性会得到提高JE相容性好的聚合物合金体系(铸膜液澄清透明(均匀不分"K层J聚合物链可以在铸膜液中很好地相互穿(插M缠结(形成互穿网络的结构(成膜后这种互穿网络的结构被冻结并保留在凝胶中(使形成!+K的膜整体外观好(有较好的强度J相容性差A指合金体系中各聚合物之间相互容纳的能*K力JE聚合物间的相容性直接影响着相分离孔的形成与结构(通过调节聚合物合金的相容性可以调节相分离孔的形成和结构(从而改变合金膜的表层结构和断面结构(达到提高膜的分,L#K离性能和渗透性能的目的JE的合金体系铸膜液出现分层M浑浊等现象(高分子链在铸膜液中倾向于形成胶束聚集体(异种聚合物间的相互结合少(结合力小(成膜后相界在相分离的界面处容易形成应力集中面明显(点(形成的膜容易产生裂纹M针眼及空洞等较大高分子合金膜内聚合物间的相容性受铸膜液结构和脱溶剂速度两方面的影响E >铸膜液结构铸膜液结构包括聚合物种类及含量M铸膜液中聚合物的总浓度M溶剂种类M添加剂和增容剂的种类及含量(以及铸膜液的温度等各种因素E>’>聚合物性质聚合物结构及物化性质的差异(决定了不同的聚合物之间具有不同的相容性E如果聚合物之间的相互作用除范德华力以外(还存在其它形式的相互作用力(比如氢键(就有利于提高两者之间的相容性JIK的缺陷(膜失去使用价值E另一方面在-O$8J!!KJ!*KJ!,KOO-4)M-7P-4)及-7P-2QH8等合合金膜的平均孔径增加(纯水通量上升E>’?聚合物配比聚合物配比改变(聚合物间的相容性随之!GK合金体系的形态发生变化E能美隆J等改变(金膜的研究中都发现(随着体系相容性的下降(在对-二者O7P-27合金体系的研究中发现(体系的相容性越差(此时在膜厚度组成越接近(及孔隙率变化不大的前提下(二者比例为!R!时可以获得最大的水通量E但由于各合金体系的组成不同(受各种因素的影响也不同(并不是E例如纤维素含有大量的修订日期D=收稿日期D*++*H+!H+#A*++*H+GH+*基金项目D中国石化集团公司基础研究基金资助项目万方数据作者简介D谷晓昱@女(博士(讲师’!"I*SC(IH高分子材料科学与工程IJJ/年所有的体系都能达到任何比例下的混容!从热力学角度讲"大部分的聚合物合金体系属于部只在一定范围内可以相容!刘永分相容体系"$%&建#在对’()*(+合金体系的研究中发现"当’随着’-).-时"()*(+,$(含量的增加"而对于*中")>’*(+合金体系的研究发现E)89(’和+9*的混合溶剂对*>’*(+合金体系的溶解性比单独使用任何一种溶剂的效即*果都要好"))>’*(+合金体系在89(’所制备的合+9*混合溶剂中的相容性最好"金膜外观均匀"未出现由于相分离产生的各种膜的纯水通量增加"截留率降低!这一结果证明了’导致膜结构疏松"(与*(+的不相容性"$/&所以纯水通量增加"截留率降低!武少禹等#对*)01*20合金体系的研究中也同样发现了膜的纯水通量和平均孔径随*20含量增加而变大的趋势!345溶剂聚合物与聚合物之间的相互作用与溶剂性质有关"同一聚合物合金体系在不同的溶剂中会表现出不同的相容性和相分离机理!溶剂有可能降低聚合物之间的作用力而增加两相间的分离情况"也可以使两种聚合物间作用力更强即溶剂可以增强或降低聚合物间而趋于靠拢"$-"$6&的相容性#!因而相应的合金膜的微观形态$F&缺陷#!*))7$01*>’合金体系在28’891溶剂中呈现浑浊状态"体系表现出明显的GH;宏观相分离"而混合溶剂的配比改为$G64-IJ&后"溶液变澄清"表明体系的相容性增加#!34K增容剂很难找到性能上互补而热力学上又能较好相容的聚合物对"这时就需要加入可以增加两相间相容性的增容剂!增容剂是与合金体系中的两种聚合物相容性都较好的物质"通常是合金体系中两种聚合物的嵌段或接枝共聚物!增从而影响铸膜液结构及合金膜的性能!增容剂存在于相界面上"相当于在相容性不好的两相间架桥"降低界面张力"减小相界尺寸!朱彬I$&华#在相容性不太好的*)>’*(+合金体系中加入*合金体系>’与*(+的接枝共聚物"容剂的种类和用量直接影响着体系的相容性"和宏观性能也会有所不同!溶剂的影响体现在溶剂的种类和混合溶剂的配比上!对于不同的合金体系"存在最佳的溶剂体系!刘永建在对*(+)’(合金体系的研究中选择了几种*(+和’却发现不同配比的*(的良溶剂"(+)’(只在二甲基亚砜7中表现出较好的溶解890:;性"铸膜液澄清稳定不分层"而在8<9189(’等溶剂中均出现分层等现象"所以对*(+)’(合金体系最佳的溶剂就是二甲基亚砜#$%&7890:;!孔瑛等人在研究聚偏氟乙烯不对称微孔膜制备及性能的过程中发现"使用的相容性得到提高!另一种增容剂是通过调节聚合物间的分子状态而影响膜结构!使聚合物间产生特殊的相互作用力!氢键即是一种重要的特殊相互作用力"如果能在聚合物链间引入氢键作用"就可以II&$F&提高聚合物间的相容性#在研制!凌爱莲#分离膜的断面兼有海绵<89189(’溶剂时"状孔结构和指状孔结构=而在使用890:<断面形成的指状孔相互沟通+9*为溶剂时"$.&形成较大的空腔#!在溶剂8<’()*(+合金超滤膜中"9189(’D中加入少量的L考虑到L中L"M’BM’BM半径很小"电荷密度大可以作为氢键形成时的质子给予体"而’(中的羟基及*(+中的腈基则是氢因此加入L可以改键形成时的质子接受体!M’B的溶剂8<’()*(+在含有LM’B9189(’中I/&IH&在可以得到澄清透明的溶液#!孙漓青#聚乙二)*>810*01合金体系的研究中发现" 醇7由于含有羟基"在铸膜液中与聚合物*2N;分子形成分子间氢键"改变了聚合物的聚集态凝胶时调整了膜孔的分布状态!结构"34O添加剂通常使用的添加剂具有增加孔径及孔隙率的作用"这种添加剂通常为聚合物的溶胀剂或善两种聚合物间的相容性!实验结果也证明"对*)>’*(+合金体系分析"*>’具有形成氢键的能力=?+也*(+中含有强极性的’具有形成氢键的能力"选择合适的溶剂与二者形成氢键可以增强相容性!89(’和+9*是极性化合物的良溶剂"其分子中有@’A:基"且负极位于氧上"能与聚合物分子中的正离子D如*7?+的’"(+中的@’*>’中’’BC的D发生溶剂化作用对于单一聚合物*C;>’或万方数据!都可以完全溶解在8*(+"9(’或+9*溶剂第>期谷晓昱等J影响高分子合金膜内聚合物间相容性的主要因素38非溶剂!因此它的加入在某种程度上说是降低了溶剂对聚合物的溶剂化作用!不利于铸膜液容易形成数目中聚合物合金体系的均匀分散!较多而且孔径较大的胶束聚集体!有时甚至会出现相分离现象!所以这种添加剂的加入一般会导致合金体系的相容性变差"如在#&$%$#$%合金体系中加入无机盐’(’)*+,-原来澄清透明的铸膜液变得混浊!./0)123等!说明#在#&$%与$#$%之间的相容性变差"$%#4’合金体系中随着添加剂56#含量的增389加!体系的相容性也呈现下降趋势7":;<铸膜液温度在相容性不很好的合金体系中!由温度变化引起的聚合物间相容程度的改变对膜结构的影响尤其明显!最终会影响膜的性能"从聚合物在铸膜液温度较低时!铸膜相容性的变化上看!液的粘度较大!分子链的运动能力受到限制!合相分离孔金体系聚合物间的相分离程度严重!多且大!导致膜的平均孔径较大=随着铸膜液温铸膜液粘度下降!根据聚合物浓溶液度的提高!理论!粘度下降意味着溶液中的聚合物分子链不断变得舒展!链段的活动能力提高!聚合物间的相容性得到改善!相分离孔的数目及孔径相另外温度升高会使聚合物分子链伸展!应减少=胶束聚集体孔减小!聚合物网络孔增加!导致合金膜的平均孔径下降如对#"&?/#,,4合金体系的研究中发现!铸膜液温度低时!铸膜液73>9而由于表层与下层溶剂浓度差异较大!势差作用使溶剂从下层向上迁移!对表层的聚合物重表层聚合物有些又重新溶新施加溶剂化作用!解!分子链发生重排!聚合物间的相容性有所提高!聚合物相分离孔数目和孔径下降!所以膜的平均孔径又出现下降趋势"这个过程降低了膜的凝胶速度!造成膜断面的非对称性下降"所以在制备膜的过程中延长蒸发时间观察到的现象就是膜的孔径和水通量随蒸发时间的延长有一3I9个最大值7"H;H空气相对湿度较高的湿度会使空气中的水分非常容易地进入浇注膜中!表层吸收较多的水分会使铸膜液中的溶剂化作用减小!水作为相分离剂造成聚合物合金体系的相分离程度增大!相分离孔孔径增大"所以在制膜过程中提高空气相对湿*9度会使膜的平均孔径呈上升趋势7"参考文献J3XXX!K>IJ3K8Y33G;[2!华幼卿.[2;高739金日光.TZ’SB-N(E-\]4^CN_BE-分子物理.化学工业出版社2;北京J#C0ROFP#‘RQBWQ.J/2!3XXXJK@3;aFBbBE-‘FOBW(0ZEcNQdPR#PFQQ7K9$;T;C!BL(MNO(P,!,(0(BQ(PPRSU,FOVP(EF$WBFEWF7*9$;膜科学与技术.,FOVP(EF$WBFEWF(EcCNPBP(b(E$2!KIG1!1.12J1;5FW‘EC0C-R719,(!$;’(dQNNP(5CNPBP(b(E$dBCE(0SFQF(PW‘/CNEWB0CU!)d!KIGI;/(E(c(d(e([2;第一届膜和膜过程学术报告789祝振鑫.f\]f‘FEDBE2!KIIKJ*I;#PCWFQQFQ7>9杨婷.2!孙本惠.[2;第五届^4’h5BE-$]’aFE‘NB中出现分层现象!摇动时出现混浊!说明体系相容性不好!而升高铸膜液温度后!铸膜液澄清透明!相容性得到提高在环己"5&#A$B0CD(EF烷中!随着铸膜液温度提高!相分离趋势减小!73@93G9制得的合金膜均匀度增加7"Qd会论文集.K$ROgCQBNOCE,FOVP(EFQ(Ec,FOVP(EFd‘特种应用化学学术报告会论文集.8$ROgCQBNOCE2!KII>J38@;$gFWB(04gg0BFc/‘FOBQdPR7@9,C!S;T;#;!KI@*!K@JQMCeBFi,TCQFE$jC0RO;$WB*>X@;H脱溶剂速度H;:蒸发时间在浇铸膜开始挥发的初期!表层的溶剂首先挥发!导致表层的聚合物浓度升高!溶剂化作用降低!使聚合物间的相分离程度增加!由此形成的相分离孔也就相应较大=蒸发时间延长到一定时间!表层的溶剂挥发速度减慢!相分离孔趋于稳定!而且随着蒸发时间的延长!合金膜表层的溶剂浓度已经很小膜的表层致密!厚度增万方数据!加!增大了下层溶剂向凝胶浴扩散的传质阻力!7G9^(;T!E-h!f‘(E-jCNPE(0CU4gg0BFc#C0ROFP$WBFEWF3XXK!GKJ*3>X;7I9$!40W‘(NFPTVPFW‘dk;T CNPE(0CU4gg0BFc#C0ROFP!3XXK!GKJK*1;$WBFEWF7KX9^N$/;k(!KII1!I.32JG@;dFP5PF(dOFEd[2;水处理技术.7KK9丁马太.lZ’h,(d(B5FW‘EC0C-RCU2!KIIK!K@.12J3KK;k(dFP5PF(dOFEd7K39王保国.[2;水处理技术.k4’ha(C-NC5FW‘EC0C-R2!KII>!33.32JG8;CUk(dFP5PF(dOFEd2!KII1!3X.>2J*XI;k(dFP5PF(dOFEd[2;水处理技术.7K*9武少禹.k]$‘(CRN5FW‘EC0C-RCU7K19能美隆;4Q;j;T;mC(‘B/‘FO;ZEcNQdPR/CdcgEM(B=)%&)%*)+,-%,+*,.!"#$"’(高分子材料科学与工程=WWN年江明1<.高分子合金的物理化学&O3U2C6;I1<.四川教’K$B6G"GKD@6G:P’F"ADF\$"Z’"P$@DF3PP"$育出版社1<%,+**.?6GK9:;[>9G:\6";’FDBB<%,++N%,+1N<L,,W.YD6S6;I’"P$\DGK;6GR;6a DFB6\$<%=WW,%=,1=<L,.?G6D;GD:;>!DGK;"P"I$<%,++N%,=1)<L-)*._KD@6B\F$%=WWW%,)+L=*M.!DGK;"P"I$中国塑料1<%=WW,%,(1=<L-)._K6;:’P:B\6GB1=<L((+c()+./==0/,(0高以火亘17<.第二届全国膜过程学术报告2345689:;;>会论文集1=?$@A"B69@";CD@EF:;DB:;>CD@7杭州1<%<%,++)LMN.EF:;D’F"GDBBDBH:;IJK"9/,)0O%H6%’.%;:65%!:#D;"9GK6?F:E:$:BK6!"P$@.&,++)%=*LN)(./,M0刘永建1<.膜科学与技术1QOR5";IS6:;CD@EF:;D<%,++M%,M1(<LN(.?G6D;GD:;>!DGK;"P"I$/,*0孔瑛1<%吴庸烈17<.膜科学T4U256;IVR5";IP6D与技术1<%,++W%%CD@EF:;D?G6D;GD:;>!DGK;"P"I$,W1N<L,+./,+0凌爱莲17<%焦庆影17<.QOU236P6:;&O34X6;I$6;I膜科学与技术1<%CD@EF:;D?G6D;GD:;>!DGK;"P"I$,++-%,-1=<L*./=W0Y.’.3A.[M,*,%,+*,.F:;Z"F>U3.[9F:\AP’N/=,0朱彬华17<%戴承渠17<.水]HRY6;K9:^3O_KD;I‘9处理技术1<%,+**%!DGK;"P"I$"ZV:\DF!FD:\@D;\,-1-<L=W*./=N0凌爱莲17<.北京工业大学学报1."QOU236P6:;&Z7<.膜科学与技术1/=-0孙漓青1?RUQ6‘6;ICD@EF:;D/=(0续曙光17<.环境化学1bR?K9I9:;I[;a6F";@D;\:P/=)0Y%2.&.":F\K_";G:PaDBC_ZCD@EF:;D?G6D;GD:;>/=M0赵晨阳17<%孙本惠17<.]H34_KD;$:;I?RUYD;K96/=*0Q.&.3A.’.%,+*M%N-:6&5%V92&AP"P$@.?G6/=+0武冠英17<%孙本惠17<.应VR29:;$6;I?RUYD;K96,+**%(1(<L-*.用化学1<%_K6;DBD&"9F;:P"Z3AAP6D>_KD@6B\F$ 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高分子合金增韧理论

高分子合金增韧理论

高分子合金增韧理论(读书笔记)橡胶增韧塑料的研究首先是从HIPS 和ABS 开始的。

它们的基体聚苯乙烯是典型的脆性聚合物。

因此,早期的塑料增韧理论大都是关于橡胶分散相如何增韧塑料的。

橡胶增韧塑料理论的发展主要经历了微裂纹理论、多重银纹化理论和剪切屈服理论(屈服的膨胀理论)阶段,目前增韧塑料理论主要有多重银纹理论和银纹一剪切屈服理论,刚性粒子对塑料的增韧机理等。

当前,增韧理论正在向定量化发展。

一、研究增韧理论的权威人物目前研究聚合物增韧的人很多,但是比较权威的有三个。

一是荷兰的R. J. Gaymans,另一个是美国Michgan大学的Albert.F.Yee教授,他从力学的角度出发。

首先建立一个增韧模型,然后通过有限元的方法计算出聚合物共混物的受力情况,从而得到其增韧及断裂的机理,他没有提出一套完整的增韧理论;美国杜邦公司的SouhengWu博士,他提出了聚合物共混增韧的逾渗模型。

二、弹性体与刚性体增韧塑料的区别点:1. 增韧的对象不同,前者可增韧脆性或韧性材料,后者则要求基体有一定的韧性2. 增韧剂的种类不同,前者是橡胶或热塑性弹性体材料,模量极低,易于挠曲,流动性差,后者是脆性塑料.模量高,几乎不发生塑性形变,流动性好:3. 增韧剂含量变化的效果不同,前者含量增加韧性一直增加,而后者有一合适的增韧范围,超过这一范围后没有增韧效果。

4. 共混体系的性能不同,前者在提高材料韧性的同时,其模量、强度、热变形温度等大幅度降低,后者则在提高材料韧性的同时也可提高其模量、强度和热变形温度。

5. 韧性提高的原因不同,前者增韧是橡胶颗粒起应力集中体的作用,诱发基体剪切屈服和银纹化,吸收冲击能,从而提高材料的韧性,后者是增韧剂在基体静压力的作用下,发生强迫形变.吸收冲击能,提高材料的韧性。

三、橡胶弹性体增韧理论的发展1、微裂纹理论1956年,在研究HIPS拉伸过程中出现的体积膨胀和应力发白现象时,MERZ等人发表了第一个聚合物共混物的增韧理论一微裂纹理论。

有关高分子合金的书

有关高分子合金的书

有关高分子合金的书
高分子合金,作为一个重要而广阔的领域,涉及到许多经典和专业性的著作。

以下是有关高分子合金的书籍:
1. 《高分子合金原理与应用》
这本书详细探讨了高分子合金的基本原理、制备技术以及在各个领域的应用。

通过深入浅出的方式,它帮助读者理解高分子合金的结构与性能之间的关系,为实际工作提供了有力的指导。

2. 《高分子合金化学与物理》
本书从化学和物理的双重角度深入剖析了高分子合金的组成、结构和性能。

它不仅涵盖了基础理论,还介绍了最新的研究进展,为科研工作者和学生提供了一个全面的资源平台。

3. 《工程用高分子合金》
这本书重点关注了高分子合金在工程领域的应用。

通过实例和案例分析,它详细描述了高分子合金在各种工程环境中的性能表现,为工程师和材料科学家提供了实用的参考资料。

4. 《生物医用高分子合金》
生物医用材料是当前研究的热点,而高分子合金在其中扮演着重要角色。

本书探讨了生物相容性高分子合金的设计、制备以及在医疗领域的应用,为生物医学工程师和研究人员提供了宝贵的信息。

5. 《高分子合金的环境影响与可持续性》
随着环保意识的提高,高分子合金的环境影响也受到越来越多的关注。

这本书全面评估了高分子合金的生产、使用和废弃过程中对环境的影响,并提出了可持续性的解决方案。

6. 《高分子合金的制备与加工技术》
本书聚焦于高分子合金的制备与加工技术,详细介绍了各种制备方法和加工工艺,以及它们对高分子合金结构和性能的影响。

对于从事生产和研发的工程师来说,这是一本极具实用价值的参考书。

高分子合金名词解释

高分子合金名词解释

高分子合金名词解释
高分子合金是指由两种或两种以上的高分子材料通过物理或化学方式进行混合而形成的一种新型材料。

高分子合金通常具有较好的综合性能,结合了各种高分子材料的优点,成为一种具有特殊性能和应用潜力的材料。

高分子合金的制备方法主要包括物理混合和化学反应两种方式。

物理混合是将两种或以上的高分子材料通过机械搅拌、熔融混合等方法进行混合,形成均匀的材料。

化学反应则是通过共聚、交联等化学反应使高分子材料相互交联或结合,形成高分子合金。

高分子合金具有许多优点。

首先,高分子合金可以充分利用各种高分子材料的优点,如强度、硬度、耐磨性等。

其次,高分子合金具有良好的加工性能,可通过各种成型方法制备成型,如注塑成型、挤出成型等。

此外,高分子合金还具有较好的耐温性、耐化学性和耐候性,能够适应各种恶劣环境条件下的使用。

高分子合金的应用领域非常广泛。

例如,在汽车工业中,高分子合金可以用于制作汽车外壳、内饰件等,具有较好的刚度和耐冲击性;在电子电器行业中,高分子合金可以用于制作电子元件外壳、绝缘材料等,具有较好的电绝缘性能;在建筑行业中,高分子合金可以用于制作防水材料、耐候材料等,具有较好的耐候性能。

总之,高分子合金是一种通过将两种或两种以上的高分子材料进行混合而形成的
新型材料,具有综合性能优良、加工性能好、应用范围广泛等特点,有着广泛的应用前景。

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E.P:热塑弹性体SBS 苯乙烯-丁二烯-苯乙烯 性能特点: 使用时为聚丁二烯的性能 加工时具有塑料的可塑性
SBS出现在?
共混高聚物主要应用及性能特点
• 分散相软 (橡胶) / 连续相软 (橡胶)
E.P:橡胶改性橡胶, 天然橡胶改性合成橡胶 • 性能特点:将天然橡胶与顺丁 橡胶共混可降低成本、改善加 工性能及产品的耐磨性和抗挠性。
• (1)物理共混:机械共混,溶液浇铸共混,乳液共混
• (2)化学共混:接枝共聚,嵌段共聚
聚合物共混物
嵌段共聚物 接枝共聚物 e.g. PP+SBS, e.g. SBS, HIPS
高分子合金的制备方法
e.g. ABS
非均相共混高聚物的织态结构
•聚集态结构
分子水平上的互混相容——均相体系
二个组分各自成相——非均相体系
特点:在宏观上不发生相分离,但微观上观察
到相分离结构。 e.p:用5%顺丁橡胶的PS溶液在搅拌下聚 合而成的高抗冲聚苯乙烯 HIPS
HIPS的海岛结构
共混新材料十年磨一剑 高科技让材料质优价廉 成为 可能! 您是第一个吃螃蟹的人吗?
共混高聚物的四种类型
1 分散相软(橡胶)-连续相硬(塑料) 例如:橡胶增强塑料(ABS、HIPS) 2 分散相硬-连续相软 例如:热塑性弹性体(SBS) 3 分散相软-连续相软 例如:天然橡胶与合成橡胶共混 4 分散相硬-连续相硬 例如:PE改性PC
Polymer
Alloy
祖梅 符春阳
高分子合金的起源与定义
起源:早期只有1%聚合物新品种有应用价值,收效甚微
利用现有聚合物品种,通过简单工艺流程,高分 子∽高分子
高分子合金: 又称多组分聚合物,是由两种或两种以
上高分子材料构成的复合体系〔树脂∽树脂, 树脂∽ 少量橡胶, 树脂∽热塑性弹性体〕,在熔融状态下,经 过共混,由于机械剪切力作用,使部分高聚物断链,再接 枝或嵌段,亦或基团与链段交换,从而形成聚合物∽ 聚合物之间的复合新材料
Thank you !
非均相共混高聚物的织态结构
织态结构: 更高層次的一类结构描述不同组
分的组成与构成 典型的织态结构模型
组分A增加,组分B减少
非均相共混高聚物的织态结构
两相织态结构--海岛结构:
绝大多数高分子之间的混合物不能达到分 子水平的混合,也就是说不是均相混合物,而 是非均相混合物,俗称“两相结构”或“海岛 结构
共混高聚物主要应用及性能特点
• 分散相软(橡胶) / 连续相硬(塑料)
E.P: 橡胶增韧塑料 :高抗冲聚苯乙烯
HIPS(丁二烯改性苯乙烯)
性能特点:大幅度提高韧性的
同时较小影响PS的 Tg较少降低材料的 强度和模量
HIPS的应用
共混高聚物主要应用及性能特点
• 分散相硬 (塑料) / 连续相软 (橡 胶)
改性橡胶的应用
共混高聚物主要应用及性能特点
• 分散相硬 (塑料) / 连续相硬 (塑料)
E.P:软(硬)塑料改性硬(软)塑料 聚乙烯改性聚碳酸酯 性能特点: 聚碳酸酯中加入少量聚乙烯,既改善其 加工性能,又显著提高其抗冲击强度。
改性塑料的用途


• 高分子合金从最初以增韧为主要目的,到现在 涉及到聚合物性能的各个方面,已有半个多世 纪的发展历史。目前高分子合金技术的应用范 围几乎渗透到所有的材料应用领域。从其发展 趋势看,还需进一步探求高效共混手段、开发 新相容剂品种。随着高分子合金向高性能、多 功能、多元化方向发展,该技术具有良好的应 用前景。
• 高分子的相容性

– –
体系相容应有:ΔF = ΔH - TΔS ≤ 0 高分子/高分子混合过程吸热ΔH>0 混合过程的ΔS >0但数值很小
结论:通常高分子/高分子混合体系是不相容的
非均相共混高聚物的织态结构
完全不相容—— 宏观上相分离
非均相体系
不完全相容—— 宏观上均相 微观上相分离
具有实用意义 高分子合金材料
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