《高分子材料共混原理》课程教学资源（PPT课件）第二章 多组分聚合物的相态结构及其演变

第二章多组分聚合物的相态结构及 其演变

第二章 多组分聚合物的相态结构及 其演变

2.1概述 ·聚合物共混物形态学的主要课题之一就是研究共混 物中的相结构，包括形态类型、区域结构、尺寸形 状、网络结构、结晶形态、界面等内容 ·聚合物的形态结构是决定其基本性能的最基本的因 素之一 。共混物的形态结构与加工过程密切相关 ·研究加工一形态结构一性能三者之间的关系

2 2.1 概述 ⚫ 聚合物共混物形态学的主要课题之一就是研究共混 物中的相结构，包括形态类型、区域结构、尺寸形 状、网络结构、结晶形态、界面等内容 ⚫ 聚合物的形态结构是决定其基本性能的最基本的因 素之一 ⚫ 共混物的形态结构与加工过程密切相关 ⚫ 研究加工—形态结构—性能三者之间的关系

2.2聚合物共混物形态结构的基本类型 二元共混物按相的连续性可分为以下三种基本类型： 1.单相连续结构； 2.相互贯穿的两相连续结构； 3.两相互锁或交错结构

3 2.2 聚合物共混物形态结构的基本类型 二元共混物按相的连续性可分为以下三种基本类型： 1. 单相连续结构； 2. 相互贯穿的两相连续结构； 3. 两相互锁或交错结构

1.单相连续结构 ·指构成聚合物共混物的两个相或者多个相中只有一 个相连续。此连续相可看作是分散介质，又称之为 基体(matrix),其他的相分散于连续相中，称为分 散相(dispersed phase),又称为相畴或微区 (phase domain)。 单相连续结构又因分散相相畴的形状、大小以及与 连续相结合情况的不同而表现为多种形式

4 1. 单相连续结构 ❖ 指构成聚合物共混物的两个相或者多个相中只有一 个相连续。此连续相可看作是分散介质，又称之为 基体(matrix)，其他的相分散于连续相中，称为分 散 相 (dispersed phase) ， 又称为 相 畴 或 微 区 (phase domain)。 ❖ 单相连续结构又因分散相相畴的形状、大小以及与 连续相结合情况的不同而表现为多种形式

(1)分散相形状不规则 ÷分散相是由形状很不规则、大小极为分散的颗粒所 组成。 ·机械共混法制得的产物一般具有这种形态结构。 ÷一般情况下，含量较大的组分构成连续相，含量较 小的组分构成分散相，分散相颗粒尺寸通常为1~ 10um左右

5 （1）分散相形状不规则 ❖ 分散相是由形状很不规则、大小极为分散的颗粒所 组成。 ❖ 机械共混法制得的产物一般具有这种形态结构。 ❖ 一般情况下，含量较大的组分构成连续相，含量较 小的组分构成分散相，分散相颗粒尺寸通常为1～ 10µm左右

PMMA/SAN共混物的透射电 机械共混法HIPS的透射电镜 镜照片（黑色为SAN) 照片（黑色为PB橡胶相）

6 PMMA/SAN共混物的透射电 镜照片(黑色为SAN) 机械共混法HIPS的透射电镜 照片(黑色为PB橡胶相)

(2)分散相形状较规则 分散相颗粒较规则（一般为球形），颗粒内部不包含或只 包含极少量的连续相成分 8.7%羧基丁腈(CTBN)橡胶增韧 SBS三嵌段共聚物的透射电镜 环氧树脂的透射电镜照片 照片：丁二烯含量为20%，黑色 黑色小球为CTBN橡胶粒子 部分为丁二烯嵌段微区

（2）分散相形状较规则 ❖ 分散相颗粒较规则(一般为球形)，颗粒内部不包含或只 包含极少量的连续相成分 8.7%羧基丁腈（CTBN）橡胶增韧 环氧树脂的透射电镜照片 黑色小球为CTBN橡胶粒子 SBS三嵌段共聚物的透射电镜 照片:丁二烯含量为20%，黑色 部分为丁二烯嵌段微区

(3)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，形成所谓的 “包藏”结构。 形态类似“细胞”或香肠 含6%聚丁二烯接枝共聚HIPS。接枝共聚物、PNs大都具 薄膜的结构 有这种类型的形态结构

8 (3) 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 ， 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 含6%聚丁二烯接枝共聚HIPS 薄膜的结构

2.相互贯穿的两相连续结构 。共混物中两种组分均构成连续相 两相连续结构的杨氏模量与组成 的关系可用Davies方程表示 E/5=p1E5+p2E215 式中p1、P2为两种组分的体积分 数，E、E1、E2分别为共混物和两 种组分的杨氏模量。 PNs中连续性较大的相，对性能 0.54m 的影响较大。 两组分的相容性越大、交联度越 大，则PNs两相结构的相畴越小

9 2. 相互贯穿的两相连续结构 ❖ 共混物中两种组分均构成连续相 ❖ 两相连续结构的杨氏模量与组成 的关系可用Davies方程表示 E1/5= φ1 E1 1/5+ φ2 E2 1/5 式中 φ1、φ2为两种组分的体积分 数，E、E1、E2分别为共混物和两 种组分的杨氏模量。 ❖ IPNs中连续性较大的相，对性能 的影响较大。 ❖ 两组分的相容性越大、交联度越 大，则IPNs两相结构的相畴越小

3.两相交错或互锁结构 这类形态结构有时也称为两相 共连续结构，包括层状结构和 互锁结构。 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。 嵌段共聚物产生旋节相分离以 及当两嵌段组分含量相接近时 丁二烯含量为60%的SBS三嵌段共 聚物的形态结构。黑色部分为丁二 常常形成这种结构。 烯相，白色部分为苯乙烯相

10 3. 两相交错或互锁结构 ❖ 这类形态结构有时也称为两相 共连续结构，包括层状结构和 互锁结构。 ❖ 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。 ❖ 嵌段共聚物产生旋节相分离以 及当两嵌段组分含量相接近时 常常形成这种结构。 丁二烯含量为60%的SBS三嵌段共 聚物的形态结构。黑色部分为丁二 烯相，白色部分为苯乙烯相