聚合共混物的性能

③ 熔体黏度的调控
3.调控熔体黏度的其它方法 • 用助剂进行调节。 • 改变相对分子质量。
④ 熔体弹性的调控
• 若共混温度高一些，弹性流动的倾向会减弱； 若共混温度低一些，弹性流动的倾向会增强。 • 提高剪切速率也可以使弹性流动的倾向增强。 • 调控方法如下：
─ ① 选择熔体弹性相近的聚合物组合，避免采用 熔体弹性相差过于悬殊的聚合物组合。 ─ ② 调节共混温度和剪切应力，缩小熔体弹性的 差异。 ─ ③ 改变组分的相对分子质量。相对分子质量较 小的聚合物，熔体弹性也较小。
1、共混组分熔体黏度及弹性的影响 与调控
① 共混组分熔体黏度的影响 ② 共混物熔体弹性的影响 ③ 共混物熔体豁度与熔体弹性的调控
① 共混组分熔体黏度的影响
I.
─
分散相黏度与连续相黏度的影响
降低分散相物料的熔体黏度可使分散相粒子 易于被破碎分散。即降低分散相物料的熔体 黏度，将有助于降低分散相粒径。 外界作用于分散相颗粒的剪切力，是通过连 续相传递给分散相的。因而，提高连续相的 黏度，有助于降低分散相粒径。
1 ．力学松弛性能
• 共混物的玻璃化转变有两个主要特点：
─ 一般有两个玻璃化温度； ─ 玻璃化转变区的温度范围有不同程度的加宽。
• 共混物力学松弛性能的最大特点是力学松弛 谱的加宽。 • 共混物具有较好的阻尼性能，可作防震和隔 音材料，具有重要的应用价值。
( 1 ）模量 • 共混物的弹性模量可根据混合法则作近似估 计。根据式并联、串联关系式分别计将两种共混组分中用量较多的 组分的一部分，与另一组分的全部先进行第一阶段 共混。
─ 在第一阶段共混中，要尽可能使两相熔体黏度相等，且 使两组分物料用量也大体相等，在这样的条件下，制备 出具有“海一海”结构的两相连续中间产物。 ─ 第二阶段，将组分含量较多的物料的剩余部分，加入到 “海一海”结构的中间产物中，将“海一海”结构分散， 可制成具有较小分散相粒径，且分散相粒径大小较为均 匀的“海一岛”结构两相体系。
在橡胶增韧塑料中，影响冲击强度的 三方面因素：
• ① 树脂基体增加基体树脂的分子量及韧性可提高 冲击强度。 • ② 橡胶相结构
─ 在橡胶含量一定时，颗粒尺寸越大，粒子数越少，颗粒 间距越大，对引发银纹和终止银纹都不利，增韧效果不 佳，但是，颗粒尺寸太小不能终止银纹，也没有明显的 增韧效果。因此对一定的增韧体系，存在一个临界的橡 胶颗粒尺寸。 ─ 在橡胶颗粒尺寸基本不变的情况下，一定范围内，橡胶 含量增大，橡胶粒子数增多，引发银纹，终止银纹的速 率相应增大，对材料的冲击韧性提高有利。但是橡胶含 量过高，会引起其他性能下降。
③ 熔体黏度的调控
1. 调节共混温度 • 对于橡胶一塑料共混体系，在熔体黏度 （表观黏度）接近于相等的条件下共混， 通常可以获得较好的分散效果。利用聚合 物熔体黏度与温度的关系，通过调节共混 温度，可以调控共混体系的熔体黏度比值。 • 在适当的配比范围之内，将橡胶一塑料共 混体系在高于等黏温度的下共混，这时橡 胶黏度较高，而塑料黏度较低，塑料易于 成为连续相。
• ③ 橡胶相与基体树脂之间粘接力
─ 良好粘接力橡胶相才能有效地发挥作用。
3 ．其他力学性能
• 在对塑料基体进行弹性体增韧时，在冲击强 度提高的同时，拉伸强度、弯曲强度等常常 会下降。 • 某些弹性体与塑料共混，可提高塑料的耐磨 性，
四、聚合物共混物熔体的流变性能
• 1 ．聚合物共混物熔体的黏度 • 2 ．聚合物共混物熔体的弹性
2、界面张力与相容剂
• 界面张力也是阻止分散相颗粒变形、破碎的因素， 可以影响共混过程。
─ 降低界面张力，可使分散相粒径变小。 ─ 界面张力与相容性密切相关：
1 ．聚合物共混物熔体的黏度
• 聚合物共混物的熔体黏度一般都与混合物法 则有很大的偏离，有以下几种情况：
─ ① 小比例共混就产生较大的黏度下降。 ─ ② 由于两相的相互影响及相的转变，当共混比 改变时，共混物熔体黏度可能出现极大值或极 小值。 ─ ③ 共混物熔体黏度与组成的关系受剪切应力大 小的影响。
① 共混组分熔体黏度的影响
IV. 黏度相近原则 为了获得较好的分散效果，两相熔 体黏度的比值不可以相差过于悬殊 ；在 此前提下，对于某些共混体系，两相黏度 接近相等可以使分散相粒径达到最小值； 但对于另外一些体系，使分散相粒径达到 最小值的两相黏度比，却并不是很接近于 相等的。
② 共混物熔体弹性的影响
2 ．聚合物共混物熔体的弹性
• 共混物熔体流动时的弹性效应随组成比而改 变，在某些特殊组成下会出现极大值与极小 值，并且弹性的极大值常与黏度的极小值相 对应。弹性的极小值与黏度的极大值相对应。
─ 单相连续的共混物熔体，在流动过程中会产生 明显的径向迁移作用，结果产生了橡胶颗粒从 器壁向中心轴的浓度梯度。一般而言，颗粒越 大、剪切速率越高，这种迁移现象就越明显， 这会造成制品内部的分层作用，从而影响制品 的强度。
•
•
① 共混组分熔体黏度的影响
III. 两相熔体戮度之比对分散相粒径的影响 • 两相熔体黏度相等的一点，被称为“等黏 点”。对于一部分共混体系，在两相熔体 黏度接近（接近等黏点）的情况下，有利 于获得良好的分散效果，可获得最小的分 散相粒径。 • 以两相黏度相等或很接近于相等的条件来 获得最小的分散相粒径，并不适用于所有 的共混体系。
• ⑤ 当两种聚合物的配比较为接近时，如果在 “等黏点”共混，易于成为“海一海结构” 的两相连续体系 • ⑥ 除温度之外，剪切应力也是影响熔体黏度 的重要因素。还要考虑熔体弹性的作用。 • ⑦ 这里所说的“共混温度”，是指共混过 程中的物料温度。
③ 熔体黏度的调控
2.调节剪切应力 • 聚合物熔体通常具有切力变稀的流变特性， 不同聚合物熔体对剪切力的敏感程度是不 同的。因而，剪切应力也是影响共混物熔 体黏度比的重要因素。 • 调节剪切应力，可以使某些共混体系的熔 体黏度相互接近。 • 采用剪切应力调节共混体系熔体黏度比， 可作为温度调节的重要补充。
• 聚合物熔体受到外力的作用，大分子会发生 构象的变形，这一变形是可逆的弹性形变， 使聚合物熔体具有弹性。 • 共混物的熔体也具有黏弹性的流变行为。共 混物熔体的弹性，也是共混过程需要调控的 重要因素。
共混物熔体弹性与分散过程影响
I. • •
熔体弹性较高的分散相颗粒难于破碎 弹性较高的液滴的破碎需要更高的剪切速率。 弹性形变的能量可以对界面能作出贡献。 弹性使界面张力增大，弹性分 散相颗粒的变形与破碎的难度都增大。 II. 熔体弹性较高的组分倾向于成为分散相 • 在共混体系中，某一组分体积分数增大本来是不利于该组分成为分散相 的。而弹性流体可在更高的体积分数形成分散相，这就表明具有较高弹 性的组分更倾向于成为分散相。相应地，具有较低弹性的组分倾向于成 为连续相。 高弹性的聚合物熔体难于发生形变；弹性对界面张力的贡献， 使得高弹性相有被低弹性相包覆的趋势。 III. 熔体弹性不应相差过大 • 弹性相近原则：共混组分在共混温度下的熔体弹性不应相差过大。熔体 弹性相差过大，会使各组分在共混过程中受力不均匀，影响混合效果。 IV. 熔体弹性对分散相尺寸的影响 • 由于高弹性的聚合物熔体难于发生形变，使得具有高弹性的分散相颗粒 难于破碎。
─
•
提高连续相黏度或降低分散相黏度，可使 分散相粒径降低。
① 共混组分熔体黏度的影响
II. • 连续相猫度提高与分散相猫度降低的制约因素 根据“软包硬法则”，熔体黏度较低的一相倾 向于成为连续相，会对“降低分散相黏度”形 成制约；熔体黏度较高的一相倾向于成为分散 相，会对“提高连续相黏度”形成制约。 提高连续相黏度或降低分散相黏度是有一定限 度的。这个限度就是两相熔体黏度相互接近， 乃至相等。 为了获得较好的分散效果，两相熔体黏度不可 以相差过于悬殊，两相熔体黏度较为接近为好。
2、加料顺序
• 调整加料顺序，是调节第三组分在两相间分 配的途径之一。在双螺杆挤出机上，如果有 多个加料口，就可以进行分段加料，这就为 调节加料顺序提供了很有利的条件。
─ 某些助剂，会显著降低物料熔体与设备之间的 摩擦力，不利于共混过程中力的传递，可以选 择作为后加的物料。 ─ 某些粉体不易在聚合物中分散，也可采用分段 加料的方式，将粉体分几次逐步加入，以利于 解决分散问题。
采用温度调节方法和黏度相近原则调 控共混过程，要注意 7 个问题。
• ① 按黏度相近原则选择的温度，是否在主体聚合 物的适宜加工温度范围内。 • ② 对于一些聚合物共混体系，没有“等黏点”， 且熔体黏度相差很大。设法使两相熔体黏度的差别 缩小，有可能改善分散效果的。 • ③ 对于某些共混体系（特别是某些塑料一塑料共 混体系），使分散相粒径达到最小值的两相黏度比， 并不一定是很接近于相等的。 • ④ 对于许多共混体系，设法降低分散相粒径是获 得良好性能的必要条件，但是，并不是所有共混体 系都有此要求。
第一部分
聚合物共混物的性能
一、聚合物共混物的物理性能
• • • • • 1 ．透气性和可渗性 2 ．共混物的电性能 3 ．光学性能 4 ．密度 5 ．共混物的热性能
1 ．透气性和可渗性
• 连续相对共混物的透气性起主导作用。 • 对液体和蒸气的透过性称为可渗性。
─ 被共混物所吸附的蒸气或液体常常发生明显的 溶胀作用，显著改变共混物的松弛性能。因此 共混物对蒸气或液体的渗透系数常依赖于浓度。 共混物对蒸气或液体的平衡吸附量与共混中两 组分分子间的作用力有关。
2 ．共混物的电性能
• 共混物的电性能主要决定于连续相的电性能。
3 ．光学性能
• 由于复相结构的特点，大多数共混物是不透 明的或半透明的。 • 改善共混物透明性的方法有：
─ 减小分散相颗粒尺寸，但分散相颗粒太小时常 使韧性下降； ─ 选择折射率相近的组分。
• 共混物的透明性与温度有关，常常在某一温 度范围透明度达极大值，对应于两组分折射 率最接近的温度范围。