第四讲 共混物形态
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8 第四章 聚合物共混物的形态结构
2013-7-29 21
第三节 共混物形态的影响因素
二、影响分散相粒径的因素 1. 黏度比、剪切应力及界面张力的综合影响
根据液滴模型（聚合物-聚合物熔融共混体系）
采用参数λ和κ：
d m
d
ηd——分散相的黏度； τ——剪切应力； σ——两相间界面张力； d——分散相粒径。 d 于是 m 由于 m
2013-7-29
31
第四节 共混物形态结构的显微学特征
一、聚合物共混的一些问题
共混物中各种组分的最终结局如何？ 它们分散程度如何？ 这些组分自身怎样分布？ 加工过程对结构的影响如何？ 微结构对材料性能有何影响？
显微学非常适于表征这些微结构变化
2013-7-29 32
第四节 共混物形态结构的显微学特征
二、基本方法
相观察 分散相尺寸 分散均匀性
2013-7-29
33
第四节 共混物形态结构的显微学特征
二、基本方法
参数 放大倍数 OM 1~500 500~1000 2~3 ~1 103~105 SEM 10~106 5~10 3 10~100 1~104 TEM 102~5×106 0.1~0.2 2 ~1 0.1~100 固体
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第三节 共混物形态的影响因素
一、影响连续相、分散相形成的因素 1．共混组分的配比
熔融共混制备的PVC／PP共混物中，共混体系 的形态随两种组分的体积比变化的示意图。
2013-7-29 8
第三节 共混物形态的影响因素
一、影响连续相、分散相形成的因素 1．共混组分的配比
当丁苯胶／PS体积比为90／10和60／40时，共混 物形态都是组分含量较多的丁苯胶为连续相，组分 含量较少的PS为分散相的“海-岛结构”两相体系 。 在体积比为50／50时，该共混物形态为两相连续的 “海-海结构”。 在丁苯胶，PS体积比为40／60时，PS变为连续相 ，丁苯胶变为分散相的“海-岛结构”两相体系。
第三节 共混物形态的影响因素
二、影响分散相粒径的因素 1. 黏度比、剪切应力及界面张力的综合影响
根据液滴模型（聚合物-聚合物熔融共混体系）
采用参数λ和κ：
d m
d
ηd——分散相的黏度； τ——剪切应力； σ——两相间界面张力； d——分散相粒径。 d 于是 m 由于 m
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第四节 共混物形态结构的显微学特征
一、聚合物共混的一些问题
共混物中各种组分的最终结局如何？ 它们分散程度如何？ 这些组分自身怎样分布？ 加工过程对结构的影响如何？ 微结构对材料性能有何影响？
显微学非常适于表征这些微结构变化
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第四节 共混物形态结构的显微学特征
二、基本方法
相观察 分散相尺寸 分散均匀性
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第四节 共混物形态结构的显微学特征
二、基本方法
参数 放大倍数 OM 1~500 500~1000 2~3 ~1 103~105 SEM 10~106 5~10 3 10~100 1~104 TEM 102~5×106 0.1~0.2 2 ~1 0.1~100 固体
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第三节 共混物形态的影响因素
一、影响连续相、分散相形成的因素 1．共混组分的配比
熔融共混制备的PVC／PP共混物中，共混体系 的形态随两种组分的体积比变化的示意图。
2013-7-29 8
第三节 共混物形态的影响因素
一、影响连续相、分散相形成的因素 1．共混组分的配比
当丁苯胶／PS体积比为90／10和60／40时，共混 物形态都是组分含量较多的丁苯胶为连续相，组分 含量较少的PS为分散相的“海-岛结构”两相体系 。 在体积比为50／50时，该共混物形态为两相连续的 “海-海结构”。 在丁苯胶，PS体积比为40／60时，PS变为连续相 ，丁苯胶变为分散相的“海-岛结构”两相体系。
高分子的共混物的形态结构
利用可见光和透镜系统观察共混 物中各组分的分散状态和相结构。
电子显微镜
利用电子束代替可见光，提供更 高的分辨率和更深入的内部结构
信息。
原子力显微镜
通过测量探针与样品表面原子间 的相互作用力，获得样品表面的
三维形貌和纳米级结构信息。
散射技术
光散射
01
测量共混物中光子的散射强度、角度和偏振状态，推断出共混
力学性能
拉伸强度
高分子共混物的拉伸强度取决于各组分的力学性能和相互 作用。当共混物中各组分的相容性好、分散均匀时，拉伸 强度通常较高。
冲击韧性
冲击韧性是指材料在受到冲击时吸收能量并抵抗破坏的能 力。高分子共混物的冲击韧性受到各组分的韧性、界面结 合力等因素的影响。
硬度
硬度是指材料抵抗局部压力产生形变的能力。高分子共混 物的硬度取决于各组分的硬度以及它们之间的相互作用。
耐氧化性能
高分子共混物在长时间使用过程中可能会受到氧 化的影响，导致性能下降。耐氧化性能取决于各 组分的化学稳定性以及它们之间的相互作用。
耐化学腐蚀性能
高分子共混物在接触化学介质时可能会发生腐蚀 或溶胀现象。耐化学腐蚀性能取决于各组分的化 学稳定性以及它们之间的相互作用。
06 高分子共混物的形态结构 调控与应用
利于形成稳定的形态结构。
02
填料与增强剂
填料和增强剂的加入可以改变高分子共混物的力学性能和形态结构，如
提高强度、增加刚性等。
03
其他添加剂
如抗氧剂、光稳定剂等添加剂的加入也会影响高分子共混物的形态结构，
这些添加剂可能会与高分子链发生相互作用，从而影响其聚集态和相态
行为。
05 高分子共混物的形态结构 与性能关系
热学性能
电子显微镜
利用电子束代替可见光，提供更 高的分辨率和更深入的内部结构
信息。
原子力显微镜
通过测量探针与样品表面原子间 的相互作用力，获得样品表面的
三维形貌和纳米级结构信息。
散射技术
光散射
01
测量共混物中光子的散射强度、角度和偏振状态，推断出共混
力学性能
拉伸强度
高分子共混物的拉伸强度取决于各组分的力学性能和相互 作用。当共混物中各组分的相容性好、分散均匀时，拉伸 强度通常较高。
冲击韧性
冲击韧性是指材料在受到冲击时吸收能量并抵抗破坏的能 力。高分子共混物的冲击韧性受到各组分的韧性、界面结 合力等因素的影响。
硬度
硬度是指材料抵抗局部压力产生形变的能力。高分子共混 物的硬度取决于各组分的硬度以及它们之间的相互作用。
耐氧化性能
高分子共混物在长时间使用过程中可能会受到氧 化的影响，导致性能下降。耐氧化性能取决于各 组分的化学稳定性以及它们之间的相互作用。
耐化学腐蚀性能
高分子共混物在接触化学介质时可能会发生腐蚀 或溶胀现象。耐化学腐蚀性能取决于各组分的化 学稳定性以及它们之间的相互作用。
06 高分子共混物的形态结构 调控与应用
利于形成稳定的形态结构。
02
填料与增强剂
填料和增强剂的加入可以改变高分子共混物的力学性能和形态结构，如
提高强度、增加刚性等。
03
其他添加剂
如抗氧剂、光稳定剂等添加剂的加入也会影响高分子共混物的形态结构，
这些添加剂可能会与高分子链发生相互作用，从而影响其聚集态和相态
行为。
05 高分子共混物的形态结构 与性能关系
热学性能
聚合物共混原理聚合物共混物的形态学课件
聚合物共混原理聚合物共混物的形
2
态学课件
1、非晶－非晶聚合物共混体系
1.1 单相连续的形态结构
单相连续的形态结构是指，构成聚合物共混物 的两个相或者多个相只有一个相连续。称之为 连续介质或者基体。其它的相分散于基体中， 称为分散相。
连续介质＋分散相
聚合物共混原理聚合物共混物的形
3
态学课件
从分散相结构特征来看，可分为以下三种情况：
根据润湿－接触理论，粘合强度主要取决于界面张力， 张力越小，则粘合强度越大。根据扩散理论，粘合强度 主要取决于两种聚合物之间的热力学混溶性。混溶性越 大，粘合强度越高。这两种理论之间存在内在联系，是 统一的。
聚合物共混原理聚合物共混物的形
10
态学课件
两种组分都形成三维空间连续的 形态结构。典型的例子是互穿网 络聚合物（IPN）。
如图所示。注意，互穿网络聚合 物不是分子级别的的相互贯穿， 而是分子微小聚集体相互贯穿。 两组分的相容性和交联度越大， 相互贯穿网络聚合物两相结构的 相畴就越小。
白色部分为PS
聚合物共混原理聚合物共混物的形
4
态学课件
③分散相形状、大小不规则，分散相包容了大量连续相成分. 分散相成香肠状结构、胞状结构、蜂窝状结构。
如由接枝共聚共混法生产的ABS，HIPS.
聚合物共混原理聚合物共混物的形
5
态学课件
例 如 ： 通 过 熔 融 共 混 法 制 备 了 苯 乙 烯 - 马 来 酸 酐 共 聚 物 (SMA) 增 容 的 尼 龙 6(Nylon-6)/ABS共混物。研究了SMA增容的Nylon-6/ABS共混物的相形态与 性能.发现在Nylon-6/ABS共混体系中,分散相易聚集,相界面清晰,断裂面光 滑,呈脆性断裂,相容性差。加入少量SMA后,共混物由共连续相结构转变为 典型的"海-岛"结构,分散相分布均匀,界面粘接程度增加,表明SMA对Nylon6/ABS体系有显著的增容效果－高分子学报，2007 / /5
聚合物共混的形态
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。
聚合物共混物的形态结构页PPT课件
界面层结构
机械共混物中两种大分子链段在界面互相扩散的 程度主要取决于两种聚合物的溶解度参数、界面 张力和分子量等因混体系，不会形成界面 层。
两种聚合物的表面张力接近，界面张力小，有利 于两相聚合物分子相互湿润和扩散。
两种分子链段在界面 层充分接触，相互渗 透，以次价力相互作 用，形成较强的界面 粘结力。
性。除了对这种体系的共混物在实验中观察界面接触层图像外，还追
踪在界面上浓度分配的时间变化，由此求出这两种高聚物之间的相互
扩散系数D。D大约处在10-12cm2·s-1的范围内。
根据Einstein公式：
1
x (Dt)2
可以算出t秒钟时的平均扩散距离。
结果t=1s时，x=10nm；t=5s，x=24.5nm；t=1min，x=77.5nm；
同非晶区部分相容
含结晶聚合物共混物的形态特征
C/C中存在各自的晶区和非晶 区，结晶性及晶体结构受多 方面因素影响，共混物形态 结构更复杂。
1，2破坏了原两聚合物结晶性， 1相容性好。（PBT/PET） 3，4 较普遍，两相分离的C/C 5，分别形成球晶 6，共晶（共混物结晶熔融峰 单一，且不同于原来）： LLDPE/UHMWPE， HDPE/LDPE 还有另外两种
聚合物大分子链段的相互扩散有两种情况：
若两种聚合物大分子具有相近的活动性，则两大分子链段 以相近的速度相互扩散；
若两大分子的活动性相差很大，则两相之间扩散速度差别 很大，甚至发生单向扩散。
两聚合物大分子链段相 互扩散的结果是两相均会产 生明显的浓度梯度，如图所 示，聚合物1向聚合物2扩散 时，其浓度逐渐减小，同样 聚合物2在向聚合物1扩散时， 共浓度逐渐减小，最终形成 聚合物共存区，这个区域即 为界面层。
高分子的共混物的形态结构
共混聚合物 Polymer Blend
内容介绍 1. 高分子混合物 2. 共混高分子的相容性 3. 共混高分子的聚集态结构特点 4. 共混高分子结构及影响因素 5. 共混高分子结构对其性能的影响
1. 高分子化合物 1. 分类
（1）增塑高聚物：高分子－增塑剂混合物，为均相体系 ）增塑高聚物：高分子－增塑剂混合物， （2）增强高聚物：高分子－填充剂混合物，为非均相体系 ）增强高聚物：高分子－填充剂混合物， （3）共混高聚物： 高分子－ 高分子混合物，又称多组分 ） 共混高聚物：高分子－高分子混合物， 聚合物。 聚合物。
4. 共混高分子的结构及影响因素 共混高分子的结构及影响因素
二、分子量 研究发现分散相的分子量的增加使相容性下降及分散 相相区尺寸增加 。 例如 ： 聚甲基丙烯酸甲酯/聚苯乙烯 聚甲基丙烯酸甲酯 聚苯乙烯 （PMMA/PS）共混体系，不同分子量的 ）共混体系，不同分子量的PMMA同PS共混 同 共混 物的透明性实验结果如下表。 物的透明性实验结果如下表。
1. 高分子化合物
高分子共混是改善高分子性能的重要手段之一， 高分子共混是改善高分子性能的重要手段之一，通过 共混可以达到提高应用性能、 共混可以达到提高应用性能、改善加工性能或降低成本的
目的。 目的。
1. 高分子化合物
同金属合金类似， 同金属合金类似， 把高分子混合在一起组成多组分 材料，可获得诸多性能比单一组分更优秀的新型材料，因 材料，可获得诸多性能比单一组分更优秀的新型材料， 而，也被形象的称为“高分子合金”。 也被形象的称为“高分子合金”
4. 共混高分子的结构及影响因素 共混高分子的结构及影响因素
少量增容剂的加入可使分散相的体积变小， 少量增容剂的加入可使分散相的体积变小，表面 变得粗糙，用量增大时， 、 可容于共聚物各自的相 变得粗糙，用量增大时，A、B可容于共聚物各自的相 区中， 区中，使相区尺寸比单纯的嵌段共聚物的相区尺寸来 得大。 得大。
内容介绍 1. 高分子混合物 2. 共混高分子的相容性 3. 共混高分子的聚集态结构特点 4. 共混高分子结构及影响因素 5. 共混高分子结构对其性能的影响
1. 高分子化合物 1. 分类
（1）增塑高聚物：高分子－增塑剂混合物，为均相体系 ）增塑高聚物：高分子－增塑剂混合物， （2）增强高聚物：高分子－填充剂混合物，为非均相体系 ）增强高聚物：高分子－填充剂混合物， （3）共混高聚物： 高分子－ 高分子混合物，又称多组分 ） 共混高聚物：高分子－高分子混合物， 聚合物。 聚合物。
4. 共混高分子的结构及影响因素 共混高分子的结构及影响因素
二、分子量 研究发现分散相的分子量的增加使相容性下降及分散 相相区尺寸增加 。 例如 ： 聚甲基丙烯酸甲酯/聚苯乙烯 聚甲基丙烯酸甲酯 聚苯乙烯 （PMMA/PS）共混体系，不同分子量的 ）共混体系，不同分子量的PMMA同PS共混 同 共混 物的透明性实验结果如下表。 物的透明性实验结果如下表。
1. 高分子化合物
高分子共混是改善高分子性能的重要手段之一， 高分子共混是改善高分子性能的重要手段之一，通过 共混可以达到提高应用性能、 共混可以达到提高应用性能、改善加工性能或降低成本的
目的。 目的。
1. 高分子化合物
同金属合金类似， 同金属合金类似， 把高分子混合在一起组成多组分 材料，可获得诸多性能比单一组分更优秀的新型材料，因 材料，可获得诸多性能比单一组分更优秀的新型材料， 而，也被形象的称为“高分子合金”。 也被形象的称为“高分子合金”
4. 共混高分子的结构及影响因素 共混高分子的结构及影响因素
少量增容剂的加入可使分散相的体积变小， 少量增容剂的加入可使分散相的体积变小，表面 变得粗糙，用量增大时， 、 可容于共聚物各自的相 变得粗糙，用量增大时，A、B可容于共聚物各自的相 区中， 区中，使相区尺寸比单纯的嵌段共聚物的相区尺寸来 得大。 得大。
3聚合物共混物的形态
▪ 然后，连续相(PS溶液)内的苯乙烯单体继续聚合，而在分散相(PB溶液)内，苯乙 烯单体的含量仍然很高，它也将连续聚合，由于接枝共聚物的阻碍作用，从而导 致在分散相内形成了以橡胶网络分割的包藏有PS的特殊结构，即胞状结构 (Cellular structure)
▪ 胞状结构是HIPS具有高抗冲击韧性的重要原因 ，很好地实现相反转是获得分散 相为胞状结构形态的关键
R－Li + S → RS……S- Li⊕ → RS……SB……B- Li⊕→ RS……SB……BS……S- Li⊕
偶合法
2SSS……SSSBBB……BBB- + XRX → SS……SBB…BRBB……BBS……SS
两步加料法(采用双官能团引发剂) ▪ 特点：
一是制备的共聚物有均一的分子量， 二是能按指定的构造，即以指定的分子设计方式将不同的嵌段连接起来，不但可制备二嵌 段、三嵌段共聚物，还可合成多臂星形嵌段共聚物，充分表明了这种方法在实行高分子设 计－合成指定结构的高分子方面的巨大潜力。 ▪ 局限性：可利用的单体品种有限，有些单体由于自身结构的原因不能形成活性阴离子，或 者是由于副反应太多不能得到分子量均一的活性链，目前已发现的能进行活性阴离子聚合 的单体数目还很少
▪ ABS的制备方法多种多样，从而导致了其产品品种和应用上 的多样性 接枝聚合法：乳液聚合、本体－悬浮聚合 机械共混法 接枝共混法：实际工业化生产常采用
14
不同方法制备的ABS结构有较大差异
图3－10 不同方法制得的ABS的形态结构 (a)本体－悬浮法；(b)乳液法；(c)机械共混法
15
3 MBS
图3－8 结晶/非晶聚合物共混物的形态结构示意图 (1)晶粒分散在非晶区中；(2)球晶分散在非晶区中； (3)非晶态分散在球晶中；(4)非晶态聚集成较大的相区分散 在球晶中
▪ 胞状结构是HIPS具有高抗冲击韧性的重要原因 ，很好地实现相反转是获得分散 相为胞状结构形态的关键
R－Li + S → RS……S- Li⊕ → RS……SB……B- Li⊕→ RS……SB……BS……S- Li⊕
偶合法
2SSS……SSSBBB……BBB- + XRX → SS……SBB…BRBB……BBS……SS
两步加料法(采用双官能团引发剂) ▪ 特点：
一是制备的共聚物有均一的分子量， 二是能按指定的构造，即以指定的分子设计方式将不同的嵌段连接起来，不但可制备二嵌 段、三嵌段共聚物，还可合成多臂星形嵌段共聚物，充分表明了这种方法在实行高分子设 计－合成指定结构的高分子方面的巨大潜力。 ▪ 局限性：可利用的单体品种有限，有些单体由于自身结构的原因不能形成活性阴离子，或 者是由于副反应太多不能得到分子量均一的活性链，目前已发现的能进行活性阴离子聚合 的单体数目还很少
▪ ABS的制备方法多种多样，从而导致了其产品品种和应用上 的多样性 接枝聚合法：乳液聚合、本体－悬浮聚合 机械共混法 接枝共混法：实际工业化生产常采用
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不同方法制备的ABS结构有较大差异
图3－10 不同方法制得的ABS的形态结构 (a)本体－悬浮法；(b)乳液法；(c)机械共混法
15
3 MBS
图3－8 结晶/非晶聚合物共混物的形态结构示意图 (1)晶粒分散在非晶区中；(2)球晶分散在非晶区中； (3)非晶态分散在球晶中；(4)非晶态聚集成较大的相区分散 在球晶中
7 第四章 聚合物共混物的形态结构
2013-7-28
23
第一节 共混物形态结构的基本类型与研究
一、概述 二、聚合物共混物形态的基本类型 三、相逆转 四、含结晶聚合物的共混物的形态特征
2013-7-28
24
第一节 共混物形态结构的基本类型
四、含结晶聚合物的共混物的形态特征
以上所述的形态特征主要是指两种聚合物都是非晶态 结构的情况。对两种聚合物都是结晶性的，或者其中 之一为结晶性的，另一种为非结晶性的情况，上述原 则也同样适用。所不同的是，对结晶聚合物的情况尚 需考虑共混后结晶形态和结晶度的改变。
8.7%羧基丁腈橡胶（CTBN）增韧环 氧树脂的TEM照片 （黑色小球为CTBN橡胶粒子）
2013-7-28
SBS三嵌段共聚物的TEM照片 丁二 烯含量为20% （黑色部分为丁二烯嵌段微区）
10
第一节 共混物形态结构的基本类型
二、聚合物共混物形态结构的基本类型 1. 单相连续结构 分散相为胞状结构或香肠 状结构
分散相内又含有连续相成分，在分 散相粒子内部，分散相成分构成连 续相，而包含在其中的连续相成分 形成的细小包容物又构成分散相， 也就是形成所谓的“包藏”结构。 形态类似“细胞”或香肠 接枝共聚物、 IPNs大都具有这种类 型的形态结构
2013-7-28
含6%聚丁二烯接枝共聚HIPS
薄膜的TEM照片
四、含结晶聚合物的共混物的形态特征 1. 结晶/非晶聚合物共混体系：(如PCL/PVC，PVDF/PMMA等)
连续相：非晶态 分散相：晶粒 连续相：非晶态 分散相：球晶
连续相：球晶 分散相：非晶态
连续相：球晶 分散相：非晶态
结晶/非晶聚合物共混物的形态结构示意图 (1)晶粒分散在非晶区中；(2)球晶分散在非晶区中； (3)非晶态分散在球晶中；(4)非晶态聚集成较大的相区分散在球晶中
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透射电子显微镜（TEM）
仪器型号 ：2100F 生产厂家 ：日本
PC、PMMA和SAN三元共混物超薄切片的TEM像，(a) 经 RuO4染 色，(b)未染色。注意：在未染色切片的PC相中碳黑粒子可见。
对于SEM，可以直接观察大块试样介于光学显微镜和电子 显微镜之间的性能，先将试样表面进行适当的处理，如磨 平，抛光等，试样用真空法涂上一层20nm的金或其他适用 的金属薄层，以防止在电子束中带电，制样较简单（也可
特点：具有分辨率高、工作环境要求低、待 测样品要求低、成像载体种类多及制样简单、不 需要重金属投影等特点。 近年来，在纳米材料及聚合物表面几何形貌 的三维观测领域得到很大发展。
原子力显微镜 (AFM)
AFM图片 （CaN）
ZL ID-200型包含扫 描隧道显微镜和原子 力显微镜，可测量表 面形貌、粗糙度等。 最大可以放置直径
聚合物A 聚合物B
海-海型相结构 Sea-sea phase
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。
聚合物A 聚合物B
互锁或交错型相结构
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。 共混物性能：在特定方向上，具有性能在两相间连续变 化的特异性能。
2、乳液共混
将聚合物组分溶于溶剂后进行混合，主要用于 基础研究领域。
三、聚合物共混物形态的基本概念
1、聚合物共混物形态 共混物形态的基本类型 均相体系：热力学相容体系。各相同性材料，性能往往 介于各组分聚合物性能之间。 二相体系 聚合物A 海-岛结构 海-海结构 聚合物B 两相互锁或交错结构 梯度结构 均相结构 Homogeneous phase 阶跃结构
阶跃型相结构 Step phase PANI/PS
2、共混物的形态学要素
（1）分散相和连续相 对于“海-岛结构”单相连续体系，由于分散相和连续相 对共混物性能的贡献不同，所以在共混物的形态观测和 研究中，必须要首先确定体系中连续相和分散相的聚合 物。 聚合物A 聚合物B
2、共混物的形态学要素
聚合物共混（狭义）： 物理共混范畴之内，指 两种或两种以上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。
特种工程塑料包括聚苯硫醚(PPS)、聚芳醚酮 (PEK、PEEK等)、聚苯醚砜(PES)、聚砜(PSF)、 聚酰亚胺(PI)、聚芳酯(PAR)、液晶聚合物(LCP) 等。
（5）按主体聚合物分类
聚合物共混物亦可按照主体聚合物的品种进行分类。 以塑料合金为例，可分为PA合金、PET合金、PPO合 金、PC合金、POM合金、PPS合金，等等。这是目 前较为普遍采用的塑料合金分类方法。
梯度型相结构 Gradient phase
阶跃相结构 Step phase
单相连 续体系
共 连 续 体 系
海-岛型相结构 Sea-islands phase PS/PC 互穿网络结构 IPN
梯度型相结构 Gradient phase HDPE/PEO
共连续型相结构 Co-continuous phase PPE/PA
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。 共混物性能：各相同性材料，其性能有可能大大超出各 组分自身的性能，应用价值高于均相体系。 聚合物A 聚合物B
海-岛型相结构 Sea-islands phase
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。 共混物性能：各相同性材料。
（2） 分散相的分散状况
总体均匀性：分散相颗粒在连续相中分布的均匀性， 即分散相浓度的变化（波动）。体现的是分布混合的 效果。 分散度：分散相组分的破碎程度，可以用分散相颗粒 的平均粒径表征。体现得是分散混合的效果。 粒径分布：分散相颗粒的粒径分布。
2、共混物的形态学要素
（3）两相体系的形貌 是指分散相颗粒的外形和内部结构（如包藏结构）， 以及某些分散相颗粒的聚集状态、取向状态等。
（4）按聚合物的用途分类
分为通用塑料/通用工程塑料共混物、通用工程塑料／通 用工程塑料共混物、通用工程塑料／特种工程塑料共混 物，等等。 通用塑料有聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)、 聚丙烯(PP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等。 通用工程塑料有聚酰胺(PA)也称尼龙、聚甲醛(POM)、聚 苯醚(PPO)、聚碳酸酯(PC)、热塑性聚酯(PET、PBT)、丙 烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS) 。
1.光学显微镜法 聚合物共混体系中，分散相尺寸大于1µm时，利用 光学显微镜可直接观察到微区的形态结构和尺寸大小。 折射率差较大时（大于0.01），可看到图像的明暗不 同。相差显微镜: 折射率差在0.004也可产生反差，看到 图像。 偏光显微镜：对于有结晶成分的，可观察含有结晶 晶区的形态，对于取向程度相差较大的，也可观察其形 态。 有溶剂法，切片法，蚀镂法
显微分析法
参数 放大倍数 分辨率 维数 景深 观测尺寸 范围 样品 (nm) (μm) (μm) OM 1~500 500~1000 2~3 ~1 103~105 固体或液 体 SEM 10~106 5~10 3 10~100 1~104 固体 TEM 102~5×106 0.1~0.2 2 ~1 0.1~100 固体
五、相容性的基本概念
相容性的判定
部分相容的判定
溶混性
相容化
概念间的关系
第二章 共混改性
第二节 共混物形态
一、聚合物共混物形态结构测定方法
聚合物共混物的形态结构的测定有两大类方法： 一类是主要用光学显微镜或电子显微镜直接观察共混 物的形态结构； 二类是测定共混物的各种力学松驰性能，特别是玻璃 化转变的特性，从而确定聚合物之间的混溶程度并推 断共混物的形态结构（这在第2章中已讲过了）
2.电子显微镜法 电子束代替光线，放大倍数大、分辨率高。可以观 察纳米尺寸的微区。 分为透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜 （SEM） 对于TEM ，样品制样技术是关键。可观察不透明 的，有色的试样，要求试样制成超薄切片，对于软质的 需用包埋或冷冻技术来切片，并对其中一种聚合物进行 染色（ OeO4对含不饱和键的聚合物，可以起到染色和交 联固化两个作用)提高图像的反差。 有复制法,切片法,溶剂浇铸法
聚合物A 梯度型相结构 Gradient phase 聚合物B
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。
阶跃相结构 step phase
聚合物A 聚合物B
聚合物A
聚合物B
海-岛型相结构 Sea-islands phase
交错结构
海-海型相结构 Sea-sea phase
200mm的大样品
三、共混物的相界面
共混物的相界面，是指两相(或多相)共混体系相与相之间 的交界面。对于相容的聚合物组分，共混物的相界面上会 存在一个两相组分相互渗透的“过渡层”，通常称为界面 层 两种聚合物的共混物中存在三种区域结构：两种聚合物各 自独立的相和两相之间的界面层。 界面层也称为过渡区，在此区域发生两相的粘合和两种聚 合物链段之间的相互扩散。相界面的结构，对共混物的性 质，有决定性的作用。
2. 共混物的分类
（1）按共混物形态分类 按共混物形态分类，可分为均相体系和两相体系。其中，传统的两相 体系又可分为“海-岛结构”两相体系和“海-海结构”两相体系。现 在还包括“两相互锁或交错结构” 、“梯度结构”和“阶跃结构”。
（2）按共混条件分类 熔融共混物 溶液共混物 乳液共混物，等等。 （3）按改善的性能或用途分类 用作抗静电的，可称为共混抗静电材料；用于电磁屏 蔽的，可称为共混电磁屏蔽材料，等等。
冷冻脆断）
扫描电子显微镜—能谱仪（SEM－EDS）
仪器型号：SEM： JSM－5600LV； EDS：IE 300 X
萃取法
从HIPS树脂中萃取的聚丁二烯粒子的SEM像， 其萃取过程是在甲苯中溶解PS，继以离心分离。
3.原子力显微镜（AFM） 是一种可对物质的表面形貌、表面微结构等信息进 行综合测量和分析的第三代显微镜。是一个对于力非常 敏感的微悬臂，其尖端有一个微小的探针，当探针轻微 地接触样品表面时，由于探针尖端的原子与样品表面的 原子之间产生极其微弱的相互作用力而使微悬臂弯曲， 将微悬臂弯曲的形变信号转换成光电信号并进行放大， 就可以得到原子之间力的微弱变化信号
高分子合金（polymer alloy）
包含相容性（miscibility）聚合物共混体系、 混容性（compatibility）聚合物共混体系、多 相系共聚物，宏观上为均相(homogeneous phase) 结构的聚合物材料。
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聚合物材料(polymer-based material) 均聚物(homopolymer) 共聚物(copolymer) 交互共聚物(alternating copolymer) 无规共聚物(random copolymer) 嵌段共聚物(block copolymer) 接枝共聚物(graft copolymer) 聚合物共混物 (polymer blend) 物理共混(physical blend) 熔融共混(melt blend) 相容剂改性共混(compatibilizer-added blend) 溶液铸塑共混(solvent-cast blend) 乳液共混(latex blend) 化学共混(chemical blend) 溶液接枝(solution graft) 互穿网络聚合物(interpenetrating polymer network; IPN) 反应成型物(reactive processing product) 聚合物合金 ≡ 聚合物多相体系 (polymer alloy) (multicomponent polymer) 聚合物-无机物质复合物(polymer-based composite)