互穿聚合物网络

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互穿网络应用综述

互穿网络应用综述

互穿网络聚合物发展及应用综述摘要:本文首先对互穿网络聚合物做了简单的介绍,并对其特点和制备做了简单的说明。

主要综述了近十年来互穿网络聚合物研究发展及应用,并列出了一些实例。

最后对其作出了自己的看法。

关键词:互穿网络聚合物发展应用综述(一):互穿聚合物网络(IPN)简介所谓互穿聚合物网络(Interpenetrating Polymer Network , IPN),是由两种或多种相互贯穿的交联聚合物组成的共混物,其中至少有一种组分是紧邻在另一种组分存在下聚合或交联的。

它是20世纪60年代以来继接枝共聚,嵌段共聚等制备聚合物合金的又一途径。

其特点是通过化学交联施加强迫互容作用,使聚合物相互缠结形成相互贯穿的交联聚合物网络,达到抑制热力学上相分离的目的,增加两种组分间的相容性,形成比较精细的共混物结构。

制备IPN的方法有三种:分步聚合法、同步聚合法、乳液聚合法。

分布聚合法是现将一种单体单独聚合为聚合物,然后将它置于相应另外的单体中溶胀,后加入适当的引发剂,交联剂等,在适当工艺条件下形成交联聚合物网络。

同步聚合法较简单,即将2种或多种单体放入反应器中,在相应催化剂,引发剂,交联剂的存在下,在一定反应条件下使单体进行聚合反应,形成交联互穿网络。

乳液聚合法是现将聚合物1形成“种子”胶粒,然后将单体2及其引发剂,交联剂加入其中,而无需乳化剂,使单体2在聚合物1所构成的种子胶粒的表面进行聚合和交联。

【1】(二):互穿聚合物网络的应用自1951年Staudinger 在一篇英文专利中首先提到用这类材料改进塑料制品表面的光滑性,到1960年Millar J. R.首先正式提出互穿聚合物网络这个名称,再一直到现在,互穿聚合物网络有了飞速的发展。

它在定形相变材料、染整粘合剂、离子交换树脂、生物医用材料和防腐材料等正在获得应用。

做为消声和减震材料,IPN预计有良好的发展前景,尤其在胶乳互穿网络聚合物的开发和同时聚合互穿网络的应用方面潜力很大。

互穿聚合物网络的研究进展

互穿聚合物网络的研究进展

互穿聚合物网络的研究进展摘要:互穿聚合物网络(IPN)是两种或两种以上交联聚合物通过网络的互相贯穿而成的交织聚合物网络。

它可以看作是一种特殊形式的聚合物共混物。

本文分别从橡胶改性和黏合剂应用两方面概述了互穿聚合物网络的应用研究进展及其表征方法。

关键词:互穿聚合物网络;橡胶改性;黏合剂;应用;表征方法1.IPN的概念互穿聚合物网络(IPN)是两种或两种以上交联聚合物通过网络的互相贯穿而成的交织聚合物网络。

它可以看作是一种特殊形式的聚合物共混物。

IPN 作为一类新型聚合物共混物和一种新的共混改性技术,特别是它独特的化学共混方法和网络互穿结构及强迫互容、界面互穿、协同作用等特点,引起了人们的极大兴趣[1]。

2 IPN的应用2.1 IPN在橡胶改性中的应用IPN是制备交联聚合物合金的唯一手段,在橡胶改性中占据不可替代的位置,IPN可以通过动力学控制使原本不相容的组分达到微观相分离的程度,即强迫相容性,如此使其改性适用的范围更加广泛;在性能上,IPN会在某一组成时表现出一个极大值,这称为IPN的协同效应。

在橡胶领域,IPN材料作为橡胶制品基材已经得到了一定的应用,具有性能优异、可按照应用要求设计以及原料种类广泛等优点,也存在制备操作繁杂、原料成本较高等缺点。

其应用概括起来主要包括橡胶的补强、宽温域阻尼材料和各种功能橡胶材料。

[2]2.1.1橡胶结构材料王志成等[3]制备了聚硫橡胶和EP的弹性体共混物,与棕刚玉混合之后硫化,制得的三元共混IPN复合材料为一种新型的金属磨具——弹性砂轮。

该弹性砂轮的金属磨光粗糙度可达到0.8μm,磨光工效是手工磨光的8~10倍。

S.Ostad-Movahed等[4]将PBR和SBR按照一定比例共混,加入经过有机表面改性的白炭黑,制得具有IPN结构的汽车轮胎胎面材料,并研究了共混时间、共混温度和并用比对材料性能的影响。

结果表明,IPN材料的密度、拉断伸长率和耐磨性能与组分的并用比有关,而硬度、储能模量和tanδ则与共混时间和温度以及胶料粘度有关。

互穿聚合物网络

互穿聚合物网络

等的另一单体或预聚物中 , 使其溶胀 , 然后使第二单体 或预 聚体就地 聚合并 交联形成 第二 网络 , 所 得产 品称 分 步互 穿聚合物 网络 。同步法 , 是将两种或 多种单体 在同一反应器中按各 自聚合和 交联 历程进行 反应 , 形 成 同步互 穿网络。在由两种聚合物形成的 网络 中, 如果 有一种是线型分子 , 该 网络称为半互 穿聚合物 网络。将 两种不同弹性体胶乳进行} 昆 合、 凝 聚和交联 而制成的互穿网络 , 称为互穿 弹性体 网络 , 简称 I E N S 。 I P N S的特点在 于含有能起 到“ 强迫相容” 作 用 的互 穿 网络 , 不 同聚合物 分子相互 缠结形 成一个 整体 , 不 能解脱 。在 I P N S中不同聚合 物存 在各 自的相 , 亦 未发生化 学结合 , 因此 I P N S不 同于接枝 或嵌段共 聚物 , 亦 不 同于一般高分子共混物或高分子复合材料 。I P N S的结 构和性能与制备方法有关 , 聚合 物 I / 聚合物 l I I P N S
报, 2 0 1 2 , 2 8 ( 1 5 ) : 5 2— 5 9 .
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[ 3 ] 王水 献 , 董新光 , 吴彬 , 等 .干 旱 盐 渍 土 区土 壤 水 盐
运动数值 模 拟 及 调 控 模 式 [ J ] .农 业 工 程 学 报 ,
2 0 1 2 , 2 8 ( 1 3 ) : 1 4 2— 1 4 8 .

互穿聚合物网络概要

互穿聚合物网络概要

3.4.1互穿高分子材料网络种类
采用乳液聚合的方法可以克服用本体法合成的IPN、 SIN难于加工成型的缺点。 (4)互穿网络弹性体(IEN) 由两种线型弹性体胶乳混合在一起,再进行凝聚, 交联,如此制得的IPN称为互穿网络弹性体,简称为 IEN。 之所以称为互穿网络弹性体,是因为两组分都是弹 性体的缘故。例如利用交叉渗透交联工艺制备的 PU/PMMA互穿聚合物网络弹性体灌浆材料,具有优良 的水下固结及固结后弹性体要求的延伸率。
3.4.1互穿高分子材料网络种类
图3-15 P(AA-co-MMA ) /PEG
④渐变IPN(Gradient IPN):上述分步PIN都是指单体 2对聚合物1的溶胀已达到平衡状态,因此制得的IPN具 有宏观上均一的组成。如果在溶胀到达平衡之前就使 单体2迅速聚合,则从聚合物1的表面至内部,由于单 体2的浓度逐渐减小,因此产物的宏观组成具有一定的 变化梯度--称为渐变IPN。
表3-20 IPN的分类
分类依据 合成方法 网络形态 网络组分数 网络缠结 网络链组成 实际应用
3.4.1互穿高分子材料网络种类
IPN按制备方法可分为分步IPN、同步IPN(SIN)、 胶乳IPN(LIPN)等。 (1)分步IPN 分步IPN是将已经交联的聚合物(第一网络)置入含 有催化剂、交联剂等的另一单体或预聚物中,使其 溶胀,然后使第二单体或预聚体就地聚合并交联形 成第二网络,得互穿聚合物网络。 分步IPN常简称IPN。常见的IPN有聚苯乙烯/聚丙烯 酸酯IPN,聚氨酯/环氧树脂IPN,聚二甲基硅氧烷/ 聚苯乙烯IPN等。

IPN在溶剂中能溶胀不能溶解, 且不能蠕变和流动。 大多数的IPN是两相系统,橡胶 相+塑料相,能产生或者是高抗 冲或者是增强效应,产生哪种效 应依赖于连续相。 图3-14 互穿网络聚合物

7.互穿网络

7.互穿网络
两种聚合物完全不相容;由于互穿,形成“强制 互溶”作用,提高了相容性 相互作用多组分聚合 物
• 7.2 合成
• 1. 分步IPN 合成步骤: 先合成交联聚合物1,再用含有交联剂的单体2使 之溶涨,然后使单体2聚合得到.
分析 ① 单体2均匀分布在聚合物网络1中;
② 聚合物网络2形成的同时,必然会与聚合物1有一
② 两种聚合物组分依次达到凝胶点;
依次达到凝胶点
产物性能较好
更有使用价值.如PU/PMMA、IR/PMA ③两种聚合物组分之间发生一定程度的接枝反应 接枝程度低 接枝程度高 可忽略; 可作为相容剂;
3. 胶乳IPN 意义 本体法合成IPN 用乳液聚合方法克服 胶乳IPN的合成 单体1 乳液聚合 方法 热固性材料 难成型加工
定程度互穿; ③ 聚合物1、2分子间无化学键形成,但是一种 永久的缠结。
分步IPN对已有的交联聚合物改性具
有重要的意义
例子
丙烯酸乙酯+交联剂 +光敏剂 研究较多的分步IPN品种: IPNSBR/PS、 IPNPB/PS、
光引发
交联的
聚丙烯酸乙酯
苯乙烯
+交联剂
+引发剂
聚 合 、 交 联
IPNPU/PS等
单体2对聚合物溶胀达到平衡,制得 IPN具有宏观上均一的组成。如果
在溶胀达到平衡之前就使单体2迅速聚
合,则从聚合1的表面至内部,单体2浓 度逐渐减小,产物宏观组成呈变化梯度。
⑤ 热塑性IPN 两种靠物理交联达到某种程度双重连续相的聚 合物共混物。 ⑥ “逆”IPN 最早合成的IPN: 以弹性体为聚合物1,塑料为聚合物2; 当以塑料为聚合物1,以弹性体为2时, “逆”IPN,又称“反”IPN。 当前已逐渐淡化这种区分。

互穿网络聚合物IPN

互穿网络聚合物IPN

表3-2-5
FIGURE 4.10
④ 结晶形态 Crystalline morphology Ⅰ单晶:短程有序和长程有序贯穿整块晶体
折叠链片晶 Lamellae 伸直链晶体 Stretched Ⅱ多晶:由多个取向不同的晶粒组成(类似金属)
FIGURE 4.13
FIGURE 4.14
Ⅲ球晶:Spherulites 由扭曲的片晶构成
1921年Staudinger 提出高分子的概念
① 分子量大,分子量分布 ② 高分子链多种形态
104---107, Mn, Mw,
③ 分子链间力:范氏力为主,部分化学键 分子内共价键
④ 结构的多层次性
FIGURE 4.8
3-4-2 高分子链的组成和结构 Polymer Chain
1. 大分子链的组成 Composition
高分子化合物
3-4-3高分子链的聚集态结构 Aggregational Structures 聚乙烯
1. 链间相互作用
聚异丁烯
Interaction of Chains 聚异戊二烯
范氏力 为主 氢键 化学键
聚苯乙烯 聚甲基丙烯酸甲酯
内聚能密度(集约效应): 单位体积的内聚能
内聚能:1摩尔分子聚集在 一起的总能量,
PP(3) PS(3) PTFE(13)
蛋白质 (氢键分子内)
Hydrogen Bonding In Molecule
Twisted chain
Ⅲ 滑移面对称型构象 Slip plane 平移镜面操作
Ⅳ伸直链构象 Straight chain
----------
------------
③聚合物晶体中高分子链的堆砌 Arrangement, Packing

7.互穿网络

7.互穿网络

互穿聚合物的分类 两种聚合物均是交联网络 网络, 一种聚合物是交联网络,另一种线形 两种线形弹性乳液混合凝聚、交联 又称渐变IPN, 又称渐变IPN,组成不均一的IPN.
完全IPN ① 完全 ② 半IPN ③ 乳液IPN 乳液 梯度IPN ④ 梯度IPN
单体2对聚合物溶胀达到平衡, 单体 对聚合物溶胀达到平衡,制得 对聚合物溶胀达到平衡 IPN具有宏观上均一的组成。如果 具有宏观上均一的组成。 具有宏观上均一的组成 在溶胀达到平衡之前就使单体2迅速聚 在溶胀达到平衡之前就使单体 迅速聚 的表面至内部, 合,则从聚合1的表面至内部,单体 浓 则从聚合 的表面至内部 单体2浓 度逐渐减小,产物宏观组成呈变化梯度。 度逐渐减小,产物宏观组成呈变化梯度。
单体2、引发剂、交联剂、 单体 、引发剂、交联剂、 少量乳化剂
胶乳IPN结构 结构 胶乳 种子为核; 单体2为壳 为壳; 种子为核 单体 为壳 成膜后 聚合物2构成连续性较大的相 聚合物 构成连续性较大的相
例子
250ml,60℃ ℃ 水 PMMA/ 聚 丙 烯 酸 乙 酯 IPN
引发剂+交联剂 丙烯酸乙酯 引发剂 交联剂+丙烯酸乙酯 交联剂
反应区黏度很大(凝胶点之后 反应区黏度很大 凝胶点之后) 凝胶点之后 扩散速率很小 相分离达不到热力学规定状态 非热力学平衡亚稳态
结果
3.. 网络形成的反应动力学还影响组成和相比
同步IPN与分步 与分步IPN相分离 同步 与分步 相分离 1. 同步 同步IPN ① 若一种网络形成较快 液相介质中进行 则其形成是在另一组分所构成的液相介质 则其形成是在另一组分所构成的液相介质中进行
特点 通过化学交联施加强迫互容作用
聚合物链相互缠结形 成相互贯穿的交联聚 合物网络, 合物网络,达到抑制 热力学相分离

互穿聚合物IPN无机防腐涂料防腐效果好

互穿聚合物IPN无机防腐涂料防腐效果好

互穿聚合物IPN无机防腐涂料防腐效果好互穿聚合物网络是由两种或多种各自交联和相互穿透的聚合物网络组成的高分子共混物,简称IPN,IPN的特点在于含有能起到强迫相容作用的互穿网络,不同聚合物分子相互缠结形成一个整体,不能解脱。

在IPN中不同聚合物存在各自的相,亦未发生化学结合,志盛威华ZS系列IPN导电无机防腐涂料有效防海水蒸汽腐蚀,防腐涂料成膜网络互相贯穿形成的能关系到协同效应的互穿网络聚合物,具有高强度,高韧性,耐冲磨,耐老化,耐酸碱盐腐蚀,附着力强等特点,应用广泛。

互穿网络防腐涂料(IPN防腐),是采用世界较新的防腐研发技术,溶液是由新型志盛威华特制的无机聚合物螯合成膜溶液,已硅氧基—Si—O—Si—键为基础,嫁接有机烷基侧链作为辅佐,再已羟基为端链螯合的防腐成膜物,该键对硅原子上连接螯合的羟基、烷基有很好的三元协同效应,溶液稳定性强,减轻了对高聚物内部的影响,成膜物更致密,防腐抗腐蚀性能好、附着力强,耐温高。

互穿聚合物IPN无机防腐涂料防腐效果好,导电率高,防腐性能好,ZS-711无机聚合物防腐涂料是为满足航天、军工等领域的特殊要求而研发的高科技产品,产品已经在航天、军工领域成功应用并逐步推广到国民经济各部门。

现在这种新型的无机聚合物防腐涂料已成为保护钢铁较普遍、较重要的涂料。

ZS-711无机聚合物防腐涂料在大气、地下、海洋、化工材料、石油石化液体、污水中等重要防腐领域应用几乎没有可竞争的对手。

ZS-711无机防腐涂料是互穿网络防腐涂料IPN(interpenetrating Polymer Network)即互穿聚合物网络结构,是两种或两种以上的共混聚合物,分子链相互贯穿,并至少一种聚合物分子链以化学键的方式交链而形成的网络结构。

多年的研发,多种工况的用用志盛威华ZS-711无机防腐涂料IPN 不同于简单的共混,嵌段或接枝聚合物,在性能上IPN与上面三者的明显差异有两点。

一是IPN在溶剂中溶胀但不能溶解。

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3.4.2互穿高分子材料网络的制备


在共混过程中,由于EPDM只是部分交联,交联的EPDM 仍具有热塑性。 当共混物冷却时,聚丙烯出现结晶并形成物理交联键。 两聚合物由此结合形成热塑性IPN。 所谓动态硫化,是指在橡胶与塑料熔融共混过程中, 使橡胶分散并就地硫化的过程。结果得到以热塑性塑 料为基体,以硫化橡胶粒子为分散相,兼具热塑性和 高弹性的热塑性弹性体(TPE)或弹性体合金 (elastomeric alloys)。 这是一种目前产量最大的热塑性IPN产品,主要包括 三元乙丙橡胶/聚丙烯((EPDM/PP)、天然橡胶/聚丙烯 (NR/PP)、丁腈橡胶/聚丙烯(NBR/PP),丁基橡胶/聚丙 烯(NR/PP)等品种。
3.4.2互穿高分子材料网络的制备
(1)分步IPN 先合成交联的聚合物1,再用含有引发剂和交联剂的 单体2使之溶胀,然后使单体2就地聚合而制得。 『例』将含有交联剂二甲基丙烯酸四甘醇酯(TEGDM) 的活化剂安息香的丙烯酸乙酯单体光引发聚合,生 成交联的聚丙烯酸乙酯(PEA),再用含有引发剂和 交联剂的等量苯乙烯使其溶胀。 待溶胀均匀之后,将苯乙烯聚合并交联,即制得白 色皮革状的IPN 50/50 PEA/PS。
3.4.1互穿高分子材料网络种类
图3-15 P(AA-co-MMA ) /PEG半互穿聚合物网络
3.4.1互穿高分子材料网络种类
④渐变IPN(Gradient IPN):上述分步PIN都是指单体 2对聚合物1的溶胀已达到平衡状态,因此制得的IPN具 有宏观上均一的组成。如果在溶胀到达平衡之前就使 单体2迅速聚合,则从聚合物1的表面至内部,由于单 体2的浓度逐渐减小,因此产物的宏观组成具有一定的 变化梯度--称为渐变IPN。
3.4.1互穿高分子材料网络种类
(5)其他 还有一些材料,虽不是纯粹意义上的IPN,但从 结构和制备方法上看,也可归入IPN的范畴。这 主要包括AB-交联聚合物和热塑性IPN。 ① AB-交联聚合物(ABCP)是两种聚合物通过接 枝交联而构成的整体聚合物网络。 (a)聚合物2的两端分别接 枝于聚合物1的两个分子链 上,而形成交联网络,这称 为邻接接枝型,如图3-17所 示。

3.4.2互穿高分子材料网络的制备

例如,将聚苯基硅氧烷(PMPs)与甲基丙烯酸乙酯EMA 或甲基丙烯酸丁酯BMA的质量百分比固定为50/50, 按不同配方准确称量混合均匀后加入一定量的;偶 氮二异丁腈AIBN,;聚丙二醇二丙烯酸酯PPDA,正 硅酸乙酯TEOS和辛酸亚锡SnOc,在N2保护下搅拌5 min,于85℃ 下反应至一定黏度,然后铸模,压制, 按程序升温反应并保持若干小时即得到PMPS/PMAc 同步IPN。
3.4.2互穿高分子材料网络的制备
『例』PUA互穿网络乳液共聚法 双预聚体法:首先制备含羧基和羟基的聚丙烯酸酯 再制备聚氨酯预聚物溶液.将两种乳液混合、缩聚并 同时交联,即得核壳交联型的互穿网络PUA。 PA中的羟基含量必须保证能与-NCO充分反应,而羧 基的含量则必须保证共聚物的酸值在20mgKOH/g以上, 才能形成稳定的PUA乳液。 因此.计算好-NCO /-OH比值是关键.一般控制在1: 1.3以上较为合适,低了则会消耗羧基,导致乳液的 稳定性降低。

IPN在溶剂中能溶胀不能溶解, 且不能蠕变和流动。 大多数的IPN是两相系统,橡胶 相+塑料相,能产生或者是高抗 冲或者是增强效应,产生哪种效 应依赖于连续相。 图3-14 互穿网络聚合物

3.4 互穿高分子材料网络





IPN的概念可追溯到1951年,而 IPN(interpenetrating polymer networks) 这一名 称是Millar在1960年首先提出的。 从20世纪70年代以来,作为聚合物改性的一个新领 域,IPNs的研究日益受到重视。 在此研究领域代表性人物有美国的Frisch、 Sperling以及乌克兰的Lipatov等。 除美国、俄罗斯之外,日、法、德等国在此领域的 研究也非常活跃。我国在此领域的研究工作起步于 20世纪80年代。 近年来,无论在理论上或实践上IPNs的发展都十分 迅速,并已进入工业规模的应用。
3.4.2互穿高分子材料网络的制备
同步IPN的合成分为以下三种情况: 1.两种聚合物同时到达凝胶点如同步环氧树脂/交联丙烯酸 树脂IPN; 2.两种组分依次到达凝胶点,如SIN PU/PMMA当此类IPN产物 性能较好,更有实用价值; 3.两种聚合物组分之间发生一定程度的接枝反应。从实用的 观点,一定程度的接枝反应可促进组分之间的混溶,提高力 学性能。 所以,有时故意引进一定程度的接枝反应。例如,以聚氨酯 为聚合物1,以聚丙烯酸酯类为聚合物2所构成的SIN,若丙 烯酸酯类单体含有一定量的端羟基,则异氰酸酯与端羟基之 间即可发生接枝反应,从而生成含有接枝成分的SIN 聚氨酯 /交联丙烯酸树脂。
3.4.2互穿高分子材料网络的制备



不饱和单体封端法:采用带有不饱和键的封端剂作 为PU和PA共聚的桥梁.经乳液聚合制得PUA共聚乳液。 采用化学共聚法可使聚氨酯和丙烯酸酯通过化学键 达到分子水平的相容。制备的乳液复合程度更高, 乳液的性能更优越。材料不仅具有更好的耐气候性 能,而且涂膜的机械强度、耐溶剂性等都有了很大 的提高。 研究较多的LIPN的其他例子有:LIPN丁苯橡胶/聚丙 烯酸类、LIPN PVC/丁腈胶等。
3.4.1互穿高分子材料网络种类
采用乳液聚合的方法可以克服用本体法合成的IPN、 SIN难于加工成型的缺点。 (4)互穿网络弹性体(IEN) 由两种线型弹性体胶乳混合在一起,再进行凝聚, 交联,如此制得的IPN称为互穿网络弹性体,简称为 IEN。 之所以称为互穿网络弹性体,是因为两组分都是弹 性体的缘故。例如利用交叉渗透交联工艺制备的 PU/PMMA互穿聚合物网络弹性体灌浆材料,具有优良 的水下固结及固结后弹性体要求的延伸率。
图3-17 邻接接枝型AB-交联聚合物
3.4.1互穿高分子材料网络种类

(b)聚合物2的分子链跨越一个或多个聚合物1的分 子链,形成一系列四官能团的接枝交联键,这称为 接枝交联型,如图3-18所示。
图3-18接枝交联型AB-交联聚合物
3.4.1互穿高分子材料网络种类
②热塑性IPN


热塑性IPN是两种靠物理交联达到双重连续相的聚 合物共混物;在热塑性IPN中主要是以微区形式形 成互穿网络,这种IPN是亚稳态结构,在一种微区 或多种微区内部形成微网络结构,而非以分子尺 寸相互混合。与其组分一样,这种IPN是热塑性的, 所以称为热塑性IPN。 目前研究的最多最活跃的IPN主要有EPDM(三元乙 丙橡胶)等橡胶与部分结晶的聚丙烯或聚乙烯机械 共混形成的热塑性IPN,聚酯和聚碳酸酯机械共混 形成的热塑性IPN。

3.4.1互穿高分子材料网络种类



①逆IPN(Inverse-IPN),由于最先合成的IPN是以 弹性体为聚合物1,塑料为聚合物2,因此,以硬聚 合物(塑料)为第一网络、弹性聚合物为第二网络 的IPN,生成的互穿网络聚合物就称为逆-IPN。 ②完全IPN:两种聚合物均是交联聚合物并互相贯穿, 则称为完全IPN。 ③半-IPN(Semi-IPN): 在由两种聚合物形成的网络 中,如果有一种是线型分子,该网络称为半互穿聚 合物网络。例如P(AA-co-MMA ) /PEG半互穿聚合物 网络。
3.4.2互穿高分子材料网络的制备
(5)热塑性IPN的制备 最初,IPN为化学交联。目前有IPN新材料来自物理 交联。 热塑性IPN(TIPN)主要特点正在于网络不是化学交联 网络,而是一种物理交联网络。 这种网络能在常温下存在,而在高温下物理交联键 解离,使得聚合物成为黏流体,便于模压、注塑或 挤出等方式热塑成型。 (1) EPDM(三元乙丙橡胶)等橡胶与部分结晶的聚丙烯 或聚乙烯机械共混形成的热塑性IPN。
图3-16 EP/PUR的梯度IPN体系,强度与梯度层数的关系
3.4.1互穿高分子材料网络种类


⑤Millar IPN:它是由化学上完全相同的交联聚合物 组成,因此也称为互穿均聚网络聚合物(Homo-IPN)。 在Millar型IPN的形成过程中,形成第二网的单体在 第一网的骨架间聚合,聚合时两层交联网络相互嵌 入 ,这样,除了各网络自身的链段间的相互缠结外, 还有两层网络之间的相互穿入和缠结,从而使IPN的 表观交联度增加,使这类IPN具有较高的弹性模量及 较低的溶胀率。
3.4.2互穿高分子材料网络的制备
(4)互穿网络弹性体(IEN) 『例』聚氨酯/聚甲基丙烯酸酯的合成 将称量好的端羟基聚丁二烯(HTPB),甲苯二异氰酸 酯(TDI)和甲基丙烯酸B酯(BMA)混于烧杯中,臵 于60℃烘箱中降黏,然后加入称量好的过氧化苯甲 酰(BPO),对二氨基苯甲醛(DMAB)和三苯基铋 (TPB)(或T-12),搅拌均匀;采用一步法浇铸工艺 将原料注入自制的聚四氟乙烯模具中,将其臵于60 ℃真空烘箱中,抽真空后通入氮气至常压,聚合4天; 脱模并臵于干燥器中,常温下放臵。得IEN 。 IEN中聚合物网络之间并无真正的相互贯穿,其结构 介于机械共混物和IPN之间。
互穿聚合物网络
3.4 互穿聚合物网络
互穿聚合物网络(interpenetrating polymer networks, IPN)是两种聚合物以网络的形式互相 贯穿的聚集态结构,在互穿聚合物网络当中至少有 一种聚合物是合成交联的,另一种聚合物与前一种 聚合物没有共价键结合而是贯穿与前一种聚合物的 网络之中。
表3-20 IPN的分类
分类依据 合成方法 网络形态 网络组分数 网络缠结 网络链组成 实际应用
3.4.1互穿高分子材料网络种类
IPN按制备方法可分为分步IPN、同步IPN(SIN)、 胶乳IPN(LIPN)等。 (1)分步IPN 分步IPN是将已经交联的聚合物(第一网络)臵入含 有催化剂、交联剂等的另一单体或预聚物中,使其 溶胀,然后使第二单体或预聚体就地聚合并交联形 成第二网络,得互穿聚合物网络。 分步IPN常简称IPN。常见的IPN有聚苯乙烯/聚丙烯 酸酯IPN,聚氨酯/环氧树脂IPN,聚二甲基硅氧烷/ 聚苯乙烯IPN等。
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