《高分子材料共混原理》课程教学资源（PPT课件）第一章 绪论及聚合物共混的热力学

高分子材料共混原理 绪论 第一章聚合物共混的热力学

高分子材料共混原理 绪 论 第一章 聚合物共混的热力学

绪论

绪 论

1概述 ÷聚合物共混物(Polymer Blend)是将两种或两 种以上的聚合物按适当的比例，通过共混，以得 到单一聚合物无法达到的性能的材料。 ÷聚合物共混物不但使各组分性能互补，还可根据 实际需要进行设计，以期得到性能优异的新材料。 ·由于不需要新单体合成、无须新聚合工艺，聚合 物共混物是实现高分子材料高性能化、精细化、 功能化和发展新品种的重要途径

❖ 聚合物共混物（Polymer Blend）是将两种或两 种以上的聚合物按适当的比例，通过共混，以得 到单一聚合物无法达到的性能的材料。 ❖ 聚合物共混物不但使各组分性能互补，还可根据 实际需要进行设计，以期得到性能优异的新材料。 ❖ 由于不需要新单体合成、无须新聚合工艺，聚合 物共混物是实现高分子材料高性能化、精细化、 功能化和发展新品种的重要途径。 1 概 述

·聚合物共混物的研究开始于1912年的橡胶增韧聚苯 乙烯。此后，有关聚合物共混物的研究取得许多重 大成果。 以高抗冲聚苯乙烯(HIPS)为代表的增韧塑料的 生产及其增韧机理的阐明； g 以EPDM/PP为代表的热塑性弹性体的开发； ÷微相分离理论的成功以及对于相容高分子合金体系 中特殊相互作用和分子内相互排斥作用的研究进展

❖ 聚合物共混物的研究开始于1912年的橡胶增韧聚苯 乙烯。此后，有关聚合物共混物的研究取得许多重 大成果。 ❖ 以高抗冲聚苯乙烯（HIPS）为代表的增韧塑料的 生产及其增韧机理的阐明； ❖ 以EPDM/PP为代表的热塑性弹性体的开发； ❖ 微相分离理论的成功以及对于相容高分子合金体系 中特殊相互作用和分子内相互排斥作用的研究进展

÷聚合物共混物的研究呈现出在共混过程中对材料的 相态进行控制的趋势。 ·聚合物共混物的形态控制主要由热力学和动力学两 方面的因素决定。 ·作为热力学因素的聚合物共混物中各组分之间的相 容性是关键因素。 ·相容性是聚合物共混体系相行为研究的首要的基本 问题，不同聚合物相容性的热力学原因是聚合物物 理学者探索的目标之一

❖ 聚合物共混物的研究呈现出在共混过程中对材料的 相态进行控制的趋势。 ❖ 聚合物共混物的形态控制主要由热力学和动力学两 方面的因素决定。 ❖ 作为热力学因素的聚合物共混物中各组分之间的相 容性是关键因素。 ❖ 相容性是聚合物共混体系相行为研究的首要的基本 问题，不同聚合物相容性的热力学原因是聚合物物 理学者探索的目标之一

2聚合物共混的目的、意义及混合原则 2.1聚合物共混的目的 采用共混方法获得的多组分聚合物材料兼具 各组分的优点，取长补短，可以表现出良好的综 合性能，扩大了高分子材料的应用领域。 橡胶填充塑料：HPS、超韧尼龙、增韧PP 塑料填充橡胶：增强橡胶

2 聚合物共混的目的、意义及混合原则 橡胶填充塑料：HIPS、超韧尼龙、增韧PP 塑料填充橡胶： 增强橡胶 采用共混方法获得的多组分聚合物材料兼具 各组分的优点，取长补短，可以表现出良好的综 合性能，扩大了高分子材料的应用领域。 2.1 聚合物共混的目的

2.2聚合物共混的意义 (1)聚合物共混物可以消除和弥补单一聚合物性能 上的弱点，取长补短，得到综合性能优良、均衡的 理想聚合物材料； (2)使用少量的某一聚合物可以作为另一聚合物的 改性剂，改性效果明显； (3)改善聚合物的加工性能； (4)可以制备一系列具有崭新性能的聚合物材料：

2.2 聚合物共混的意义 （1）聚合物共混物可以消除和弥补单一聚合物性能 上的弱点，取长补短，得到综合性能优良、均衡的 理想聚合物材料； （2）使用少量的某一聚合物可以作为另一聚合物的 改性剂，改性效果明显； （3）改善聚合物的加工性能； （4）可以制备一系列具有崭新性能的聚合物材料

2.3高分子一高分子共混原则 (1)极性相匹配原则。与选择溶剂的情形类同，两相 高分子材料极性相似，有助于混溶。 (2)表面张力相近原则，这是一条胶体化学原则。表 面张力相近，易在两种混合高分子颗粒表面接触处 形成较稳定的界面层，从而提高共混稳定性。 (3)扩散能力相近原则，这是一条分子动力学原则。 界面层上两相高分子链段相互渗透，扩散。若扩散 能力相近，易形成浓度变化较为对称的界面扩散层

2.3 高分子—高分子共混原则 (1) 极性相匹配原则。与选择溶剂的情形类同，两相 高分子材料极性相似，有助于混溶。 (2) 表面张力相近原则，这是一条胶体化学原则。表 面张力相近，易在两种混合高分子颗粒表面接触处 形成较稳定的界面层，从而提高共混稳定性。 (3) 扩散能力相近原则，这是一条分子动力学原则。 界面层上两相高分子链段相互渗透，扩散。若扩散 能力相近，易形成浓度变化较为对称的界面扩散层

(4)等粘度原则，这是一条流变学原则。指两相高分 子熔体或溶液粘度接近，易混合均匀混合。若粘度 相差较大、易发生“软包硬”，或粒子迁移等。 (⑤)溶解度参数相近原则。这是一条热力学原则。两相 高分子共混不同于高分子溶液。两相共混并希望各 相保持各自的特性，一般要求达到微米级的多相结 构，即所谓“宏观均相，微观非均相”的分相而又 不分离的状态。但是，为了混合的稳定性要求两相 颗粒界面之间有一定的微小混溶层。溶解度参数相 近有助于稳定混溶层的形成

(4) 等粘度原则，这是一条流变学原则。指两相高分 子熔体或溶液粘度接近，易混合均匀混合。若粘度 相差较大、易发生“软包硬”，或粒子迁移等。 (5) 溶解度参数相近原则。这是一条热力学原则。两相 高分子共混不同于高分子溶液。两相共混并希望各 相保持各自的特性，一般要求达到微米级的多相结 构，即所谓“宏观均相，微观非均相”的分相而又 不分离的状态。但是，为了混合的稳定性要求两相 颗粒界面之间有一定的微小混溶层。溶解度参数相 近有助于稳定混溶层的形成

3聚合物相容性的理论 衡量聚合物相容性的三种定义 ()热力学角度：指不同聚合物在分子尺度上的混容； (2)相结构的大小：两种聚合物混合时没有相分离的明 显迹象； (3)共混物的性能：聚合物的共混物具有所希望的物理 性质

3 聚合物相容性的理论 （1）热力学角度：指不同聚合物在分子尺度上的混容； （2）相结构的大小：两种聚合物混合时没有相分离的明 显 迹象； （3）共混物的性能：聚合物的共混物具有所希望的物理 性质。 衡量聚合物相容性的三种定义