聚合物共混理论考试重点

聚合物共混理论重点内容纲要

绪论

1、聚合物共混的3钟基本作用及共混的优势。

聚合物共混可以具有如下3种基本作用

一、通过聚合物共混，显著提高聚合物的性能。

二、通过聚合物共混，在性能基本不变的前提下，降低材料的成本

三、通过聚合物共混，获取新的性能

共混的主要优势在于简便易行，可适应小的生产规模，也可形成大规模生产。

第二章聚合物共混的基本概念

1、共混改性的主要方法及应用。

按照宽泛的聚合物共混概念，共混改性的基本类型可分为物理共混、化学共混和物理/化学共混三大类。共混改性的方法又可按共混时物料的状态划分，分为熔融共混、溶液共混、乳液共混等

（1）熔融共混

熔融共混是将聚合物组分加热到熔融状态后进行共混，熔融共混是采用密炼机、开炼机、挤出机等加工机械进行的。

（2）溶液共混

溶液共混是将聚合物组分溶于溶剂后，进行共混。

（3）乳液共混

乳液共混是将两种或两种以上的聚合物乳液进行共混的方法。

（4）釜内共混

釜内共混（又称为“釜内合金化”）为近年来新问世的共混方法，是两种（或两种以上）聚合物单体同在一个聚合釜中完成其聚合过程，在聚合的同时也完成了共混。

2、共混物形态的3中基本类型

共混物的形态多种多样，可分为三种基本类型：其一是均相体系；其二被称为“海-岛结构”，这是一种两相体系，且一相为连续相，一相为分散相，分散相分散在连续相中；其三被称为“海-海结构”，也是两相体系，但两相皆为连续相，相互贯穿

“海-岛结构”被称为“单相连续体系”，“海-海结构”被称为“两相连续体系”

3、相容性的基本概念及判断依据

●热力学相容性

热力学形容性，亦可称为互溶性或溶解性，热力学相容体系是满足热力学相容条件的体系，是达到了分子程度混合的均相共混物。热力学相容条件是混合过程的吉布斯自由能

△Gm<0。

●溶混性

是指一种共混物具有类似于均相材料所具有的性能，在大多数情况下，可以用玻璃化转变温度Tg作为均相体系判定的标准，相应地，可以把Tg作为相容性的判断标准。

●广义相容性

是指共混物各组分之间彼此相互容纳的能力。这一相容性概念表示了共混物组分在共混中相互扩散的分散能力和稳定程度。其分为完全相容、部分相容、不相容体系

（1）完全相容体系

形成的共混物具有单一的Tg

（2）部分相容体系

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。（3）不相容体系

不相容聚合物的共混物也有两个Tg峰，而且两个Tg峰的位置与每一种聚合物自身的Tg峰基本是相同的

4、如何通过Tg判断，体系是完全相容体系、部分相容体系还是完全不相容体系（结合实例灵活掌握）

5、均相体系的判定方法。

第三章聚合物共混过程及其调控

1、分布混合与分散混合的概念

分布混合有成为分配混合，是混合体系在应变作用下置换流动单元位置而实现的，分布混合指分散相粒子不发生破碎，只改变分散相的空间分布状况、增加分散相分布的随机性的混合过程。

分散混合指既增加分散相空间分布的随机性，又减小分散相粒径，改变分散相粒径分布的过程。

2、分散相颗粒分散过程的两种主要机理

液滴分裂机理

在分散相颗粒的分散过程中，一个分散相大粒子（大液滴）分裂成两个较小的粒子（小液滴），然后较小的粒子再进一步分裂。液滴分裂机理所展示的分散过程，是逐步进行的重复破裂过程。

细流线破裂机理

分散相大粒子（大液滴）先变为细流线，细流线再在瞬间破裂成细小的粒子（小液滴）。细流线破裂又称为“毛细管不稳定”现象。

3、影响共混过程的5个主要因素是什么

聚合物两相体系的熔融共混过程受个主要因素的影响

1)聚合物两相体系的熔体黏度（特别是黏度比值）以及熔体弹性。

2)聚合物两相体系的界面能（界面张力）

3)聚合物两相体系的组分含量配比以及物料的初始状态

4)流动场的形式（剪切流动、拉伸流动）和强度（如剪切流动中的剪切速率）

5)共混时间（具体的共混时间是共混物料在混合设备各个区段的停留时间）

4、依据“液滴模型”和“双小球模型”，对影响分散相变形与破碎的因素进行讨论

（1）剪切速率的影响

剪切速率增大，可使We值增大，进而使液滴的形变增大。

（2）大粒子比小粒子容易变形

较大的分散相粒径，也使We值增大，易于变形。

（3）连续相黏度的影响

连续相的黏度增大，也可以使We值增大，进而使液滴（分散相）的形变增大。

5、分散相为什么会存在平衡粒径

在共混过程中，在初始阶段占主导地位的事破碎过程，而随着分散相粒子的粒径变小，分散相粒子数目增多，集聚过程的速度就会增大。反之，对于破碎过程而言，由于小粒子比大粒子难于被破碎，所以随着分散相粒子的粒径变小，破碎过程会逐渐降低速度。于是，在破碎过程与集聚过程之间，就可以达到一种平衡状态，达到这一平衡状态后，破碎速度与集聚速度相等，分散相粒径也达到一平衡值，被称为“平衡粒径”。

6、层流混合模型及应用

聚合物共混中的层流混合，是分布混合的一种特定形式。层流混合的理论研究基于一种基本假设：在层流混合的过程中，层与层之间不发生扩散。基于层流混合，建立了多种数学模型，平行板模型、同心圆筒模型

7、采用哪些方法，可以对聚合物熔体黏度进行调控

（1）分散相黏度与连续相黏度的影响

（2）连续相黏度提高与分散相黏度降低的制约因素

（3）两相熔体黏度之比对分散相粒径的影响

（4）黏度相近原则

8概念：

●黏度相近原则

在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的大前提下，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，是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，这个论述，简称为“黏度相近原则”

●软包硬规律

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，这很类似熔体黏度与共混过程关系中的“熔体黏度较低的一相倾向于成为连续相，熔体黏度较高的一相倾向于成为分散相”的规律，又称为软包硬规律。

●等黏点

橡胶的熔体黏度对温度的变化较为不敏感，而塑料的熔体黏度对温度的变化则较为敏感。相应地，在橡胶与塑料的熔体黏度-温度曲线上，就会有一个交汇点，这个交汇点就是因温度变化而达到的“等黏点”

第四章聚合物共混物的微观形态

1、共混物微观形态研究的重要性

聚合物共混改性的机理，是共混理论研究的重要内容。例如，对于增韧体系，有增韧机理研究；对于阻燃体系，有阻燃机理研究；对于抗静电体系，有抗静电机理研究，等等。共混物形态的研究，对于解释共混改性的机理，可以发挥关键性的作用，例如，在共混改性机理研究中，塑料增韧体系的增韧机理研究是最为受到关注的。而在增韧机理研究中，形态学研究发挥了重要作用。诸多增韧机理的提出，都是以形态学研究结果为依据的。

2、总体均匀性与分散度的概念

总体均匀性是指分散相颗粒在连续相分布的均匀性，即分散相浓度的起伏大小；分散度则是指分散相颗粒的破碎程度。

3、试述组分配比与熔体黏度对分散相、连续相形成的综合影响（图4-12）

对于熔融共混体系，当共混组分的配比相差不是很大的情况下，熔体黏度对形态的影响，有如下基本规律：黏度低的一相倾向于生成连续相，而黏度高的一相则倾向于生成分散相。对于组分配比，在某一组分含量（体积分数）大于74%时，按照上述理论临界含量的界定，这一组分为连续相（如在A-1区域，A组分含量大于74%，A组分为连续相）；当组分含量小于26%时，这一组分为分散相。在组分含量介于26%与74%之间时，那一相为连续相，哪一相为分散相，将取决于配比与熔体黏度的综合影响。

4、简述影响分散相粒径和粒子形貌的因素

1)分散机理的影响

2)流动场形式和加工工艺的影响