第6章聚合物共讲义混物的性能

6.1.3 制样方法和条件的影响
6.1.4 测试方法与条件
6.2 共混物性能的预测
• 需要了解共混物性能与单组分性能的关系，建立共 混物性能与单组分性能的关系式，进一步探讨共混 改性的机理。
• 以双组分共混体系为例，若设共混物性能为P，组 分1性能为P1 ，组分2性能为P2 ，组分1和2的体积
分数1 、 2，则可建立P与P1、 P2之间的关系式。
Pm 1 Ai
Pm 1
Bi
Pd Pm Pd
Ai
6.2.4 “海-海”结构两相体系
两相连续的“海-海”结构两相体系，包括聚合物 互穿网络(IPN)。采用机械共混法，亦可在一定条件 下获得具有“海-海”结构的两相体系：
PnP 1n 1P2n 2
n=1/5 (力学强度IPN） 或1/3 （介电常数）
• 以橡胶为连续相的共混体系，主要体现橡胶的性 能。
对主体聚合物起改性作用的组分(可称为 改性剂)，通常有一个最佳的用量或最佳用 量范围。最佳用量一般是通过实验确定的， 也可以经理论计算进行初步的预测。
橡胶增韧塑料，橡胶的用量通常可在3-20%以上； 填充型无机阻燃剂用于聚合物阻燃，无机阻燃剂的用量可高
熔体弹性等。
6.4.1 共混物熔体黏度与剪切速率的关系
6.4.1.1概述
与聚合物熔体一样，聚合物共混物熔体也是假塑性非牛 顿流体，共混物熔体的剪切应力与剪切速率：
达60%以上 无机纳米粒子/聚合物复合体系，无机纳米粒子用量仅为0.1-
0.5%。
6.1.2 共混物形态的影响
共混物的形态包括：分散相的粒径及分布，分散相粒 子的空间排布、聚结状态与取向状态等。一般认为均匀一 些较好。过大或过小的粒子，处在最佳粒径范围之外，有 可能对改善性能不起作用，甚至产生不利的作用。
这里主要介绍Nielsen提出的预测公式。
6.2.1 简单关系式：
并联: P1P 12P2
12 1
串联:
1 1 2
P P1 P2
6.2.2 均相共混体系
P 1 P 12 P 2 I12
6.2.3 “海-岛”结构两相体系
6.2.3.1 连续相硬度较低的体系:硬改软
若两相体系中的分散相为硬度较高的组分，而连 续相为硬度较低的组分(这一设定主要适用于填充 体系，或塑料增强橡胶的体系):
6.3.2.1 关于设备因素
(1)可比性
实验结果更具可比性，进而发现和导出相关 的变化规律，测试应该尽可能在同一台仪器上进 行。相应的，共混物制样也应该尽可能在同一台 设备上进行，并且，同一组试样最好在同一次制 样中完成。这样的实验结果，最具有可比性，可 以最大限度地避免因设备和环境因素造 成的误差。
此处加标题
第6章聚合物共混物的 性能
眼镜小生制作
6.1 共混物性能的影响因素
6.1.1 各组分的性能与配比
• 聚合物共混体系通常以某一种聚合物为主体，添 加其它组分对主体聚合物进行改性。主体聚合物 通常为连续相，其它共混组分则通常以分散相的 形态存在。
• 以塑料为连续相的共混体系，主要体现塑料的性 能；
(2)可再现性
• 实验研究的结果还应该在特定范围内具有普遍适
用性，可以重复和再现。一项研究的结果，应该能 够在一定条件下重复和再现，包括在同类型的其它 设备上再现出来。尽管有差异存在，但基本的变化 趋势应该是能够再现的。 • 可比性和可再现性并不矛盾。实验结果的可重复、 可再现性(特定范围内的普适性)，是对实验结果真 实可靠性的最好的也是必需的验证。
P 1 ABd Pm 1Bd
11m2 m axaxd
AKE 1
Pd 1 B Pm
Pd A Pm
分散相粒子的真体积
max 分散相粒子的堆砌体积
6.2.3.2 分散相硬度较低的体系 :软改硬
两相体系中的分散相为硬度较高的组分，连续相为 硬度较低的组分时，共混物性能与纯组分性能的关 系，如橡胶增韧塑料体系：
• Control experiment • 力学性能实验数据的过大波动，提示共混物混合的均
匀性欠佳。应设法改善共混效果，以降低力学性能实 验数据的过大波动。
6.4 共混物熔体的流变性能
熔融共混法是最重要的，也是最具工业应用价
值的共混方法。研究熔融共混，涉及共混物熔体的 流变性能，包括共混物熔体的流变曲线、熔体黏度、
在发生相逆转的组成范围内，对预测共混 物的弹性模量比较适用。
lnP =φ1lnP1 +φ2ln P2
6.2.5 预测方法的适用性与局限性
有其局限性，甚至是误差很大，但对于 探讨共混物的性能具有一定的指导意义， 尤其是在调整配方时，可省去很的时间和 力气，少做无用的实验，走捷径！
6.3 共混物试样制备与测试
6.3.1 共混物试样制备
以工业应用为目的的研究工作，在实验室进 行试样制备时，选用的方法应该尽可能与该共混 体系工业应用时预期会采用的成型加工方法一致。 例如，预期工业应用采用注塑法，实验室试样制 备也应采用注塑法。
6.3.2 实验结果的可比性和可再现性
许多原因会影响实验结果，使实验结果的数据 上下波动，包括设备因素、环境因素(如环境温度 波动)、原料因素、仪器读数误差等等。对于聚合 物共混研究，由于影响因素复杂，实验数据出现 差异的可能性就更大。因而，共混研究中实验结 果的可比性和可再现性，就成为必须重视的问题。
• 注重实验结果的可比性以揭示聚合物共混的基本 规律，实际上也是为研究结果的普遍应用(普适性) 创造条件、奠定基础。一般来说，某一次实验的 结果(特别是重要的实验结果，或者揭示新规律的 实验结果)，应进行多次重复验证。如果有条件， 应考察该结果在其它同类型设备上的可再现性。
• 当然，实验室小试的成果进入中试和工业性试验 时，会有放大效应出现，影响因素要远比小试复 杂。
6.3.2.2 实验方案对结果的影响
• 组分A与组分B共混，组分B为少组分，且为变量时， 其添加量应按由少到多递增的次序进行。
• • 在共混中，通常以改性剂为变量设计配方，而未添加
改性剂的基体聚合物试样被称为“空白样”。空白样 对验证实验结果的可比性具有重要作用。在挤出和注 塑制样中，制样的开始和结束时都应该制备空白样， 以考察制样设备的状态是否发生了变化。