高分子合金第一章（引言）

第一篇高分子合金第一章引言第二章二組分高分子共混體系的相容性第三章二元高分子共混體系的相行為第四章二元高分子共混體系的界面第五章增容劑主要參考文獻(xiàn)1.D.R.PaulandBarlow,J.Macromol.Sci.Rew.Macromol.Chem.C18,1980,109~1682.D.R.PaulandSeymourNewman,PolymerBlends,

AcademicPress,INC,19783.D.R.PaulandC.B.Bucknall,PolymerBlends,

JohnWiley&SonINC.,20004.L.A.Utracki,PolymerAlloysandBlends,

CarlHanser,19895.高分子學(xué)會編?ポリマ―アロイ—基礎(chǔ)と應(yīng)用—?第二版,東京化學(xué)同人出版社,19936.秋山三郎等?高分子の相溶化と評價技術(shù)?,株式會社技術(shù)情報協(xié)會,19927.大柳康編,吳忠文譯?實(shí)用高分子合金?,吉林科學(xué)技術(shù)出版社,1996第一章引言一、基本概念二、高分子材料共混改性的目的三、高分子共混物的制備方法四、高分子合金的發(fā)展歷程第一節(jié)高分子合金和高分子共混物一、多相高分子材料和多組分高分子材料(multiphasepolymermaterialandmulticomponentpolymermaterial)

①多組分高分子材料由兩種或兩種以上成分構(gòu)成的主要成分或連續(xù)相為聚合物的材料稱為多組分高分子材料聚合物―聚合物→聚合物共混物（PolymerBlend）聚合物―其它材料→聚合物基復(fù)合材料（PolymerComposite）復(fù)合材料包括增強(qiáng)材料（ReinforcedMaterial）和填充材料（FilledMaterial）②多相高分子材料均相體系（homogeneousphase）非均相體系（heterogeneousphase）連續(xù)相一般稱為基體（matrix）分散相一般稱填料（filler）非均相體系的相區(qū)結(jié)構(gòu)示意圖以液體（增塑劑Plasticizer）為填料的增塑材料不屬于多相高分子材料和多組分高分子材料的范疇。二、高分子合金和高分子共混物(polymeralloyandpolymerblend)（1）高分子共混物Paul的定義：acombinationoftwoormorepolymersresultingfromcommonprocessingstepe.g.mixingoftwopolymersinthemeltingstate,castingfromcommonsolvent（2）高分子合金廣義定義：高分子合金多組分高分子體系狹義定義：Paul的定義：由兩種或兩種以上聚合物組成的均相的或組分間有較強(qiáng)粘合力的多組分聚合物體系。Utracki的定義：經(jīng)過增容處理的不相容聚合物共混體系。第二節(jié)高分子材料共混改性的目的一、單一組分高分子材料的性能缺陷（1）作為材料使用對聚合物性能的要求

①綜合性能（物理機(jī)械性能、加工性能、化學(xué)穩(wěn)定性等）例如，1965年GE公司研制的PPE

②性能價格比（2）單一組分聚合物的性能缺陷

①應(yīng)力開裂現(xiàn)象嚴(yán)重，從而導(dǎo)致材料的可靠性大大下降。②缺口敏感性大，制品稍受損傷，強(qiáng)度急劇下降。③熔體粘度大，加工溫度高，成形性不好。④某方面的性能不能滿足使用要求。⑤成本高（3）克服聚合物性能缺陷的方法①因合成工藝和加工工藝條件而引起的缺陷可以通過控制合成和加工條件克服。②通過化學(xué)或物理改性化學(xué)改性：通過對聚合物分子進(jìn)行修飾來改善聚合物的性能，如共聚、IPN等。物理改性：通過添加其它組分來改善聚合物的性能，如共混等。物理改性方法簡單、研制成本低、研制周期短、容易放大，因此往往是高分子材料改性的首選方法。二、高分子材料共混改性的目的（1）改善高分子材料的某些物理機(jī)械性能①改善韌性（提高抗沖擊性）②改善耐熱性③提高尺寸穩(wěn)定性④提高耐磨性⑤改善耐化學(xué)藥品性（耐溶劑性）⑥其它物理機(jī)械性能，如氣密性、耐候性、阻燃性、阻尼性、粘結(jié)性、抗靜電性、生物相容性等。（2）改善高分子材料的加工性能①改善高分子材料的熔體流動性，即通過共混改變聚合物的熔體粘度。②控制結(jié)晶聚合物的結(jié)晶行為。（3）降低成本在保證材料使用性能的前提下，填充價格低的組分來降低材料的成本。（4）賦予高分子材料某些特殊性能某些應(yīng)用場合需要高分子材料具有某些特殊性能，如阻燃性、導(dǎo)電性、阻尼性等，可以通過添加具有相應(yīng)特性的組分使材料具有該特性。第三節(jié)高分子共混物的制備方法一、共混聚合法將一種聚合物分散到另一種聚合物單體中，引發(fā)該單體聚合。如HIPS、ACS等。二、直接混合法將兩種或兩種以上聚合物通過物理方法進(jìn)行混合。這種方法簡單易行，應(yīng)用最廣泛。常用的具體方法有三種，即熔融共混、溶液共混和乳液共混。（1）熔融共混（meltblend）

將要共混的聚合物加熱至熔融或粘流溫度以上，通過機(jī)械攪拌進(jìn)行分散和混合的方法。由于聚合物的熔體粘度都很大，只有在剪切力很大的條件下才能很好地分散和混合，因此，熔融共混一般需要借助特殊的設(shè)備，常用的設(shè)備主要有三類：煉膠機(jī)、密煉機(jī)和擠出機(jī)。①煉膠機(jī)又叫開煉機(jī)或輥筒式混煉機(jī)，有雙輥、三輥和多輥等。優(yōu)點(diǎn)：操作簡單。缺點(diǎn)：能量損耗大，使用溫度低。②

密煉機(jī)又叫密閉式混煉機(jī)，主要有Brabender和HAAK流變儀等優(yōu)點(diǎn)：混合效果好，操作比較簡單，可操作溫度可達(dá)400～500℃，可無氧操作缺點(diǎn)：不適合連續(xù)生產(chǎn)HAAKE轉(zhuǎn)矩流變儀③擠出機(jī)是最重要的一類塑料混合、復(fù)合和加工設(shè)備，有單螺桿擠出機(jī)、雙螺桿擠出機(jī)和多螺桿擠出機(jī)，常用的是單螺桿擠出機(jī)和雙螺桿擠出機(jī)。螺桿擠出機(jī)的螺桿形狀、螺紋組合等對混合效果影響很大，因此市場上有各類適合于不同使用要求的螺桿擠出機(jī)。無論螺桿數(shù)量是多少，絕大多數(shù)螺桿擠出機(jī)的螺桿都是采用組合式螺桿。組成螺桿的基本單元一般稱為螺桿元素，主要有兩種即螺紋塊和捏合塊。

最常見的螺桿組合方式是四段組合：輸送段、塑化段、混合段（捏合段或壓縮段）和擠出段。雙螺桿擠出機(jī)的兩個螺桿有同向旋轉(zhuǎn)和異向旋轉(zhuǎn)兩種，每種又有非嚙合型、部分嚙合型和完全嚙合型等。同向旋轉(zhuǎn)異向旋轉(zhuǎn)非嚙合部分嚙合嚙合非嚙合型反向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)的兩個螺桿又分為配合型和交錯型。配合型交錯型同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)的兩個螺桿又分為單、雙、三齒頂型。（2）溶液共混（solvent-castblend）

將要共混的聚合物分別溶于溶劑中制成溶液，然后將溶液混合，再除去溶劑的方法。（3）乳液共混（latexblend）

將要共混的聚合物分別配制成乳液，然后將乳液混合，再加入絮凝劑或破乳劑使共混物沉淀的方法。三、反應(yīng)擠出混合法反應(yīng)擠出混合法是借助特殊結(jié)構(gòu)的單或雙螺桿擠出機(jī)，使共混體系在擠出混合過程中發(fā)生某種化學(xué)反應(yīng)，從而改善組分間的相容性。由于化學(xué)反應(yīng)需要一定的時間，所以反應(yīng)擠出混合時物料在擠出機(jī)中的停留時間要比一般情況更長的時間，所使用的擠出機(jī)的螺桿結(jié)構(gòu)要與普通螺桿擠出機(jī)不同，如螺桿長徑比較大、螺桿組合方式不同、螺桿元素結(jié)構(gòu)不同等。為了提高混合效果和增加物料在螺桿中的停留時間，往往要對單螺桿擠出機(jī)的螺桿結(jié)構(gòu)進(jìn)行特殊設(shè)計。（a）凸緣型（b）菠蘿型（c）斜槽型（d）凸緣型（e）銷型（f）孔穴輸送型反應(yīng)擠出螺桿組合及各段功能示意圖1油路控制系統(tǒng)；2料斗；3料筒；4液態(tài)反應(yīng)試劑加料計量系統(tǒng)；5真空脫揮系統(tǒng)；6循環(huán)冷卻系統(tǒng)；7溫度、壓力、扭矩監(jiān)控系統(tǒng)用于聚烯烴反應(yīng)接枝的雙螺桿擠出機(jī)第四節(jié)高分子合金的發(fā)展歷程一、高分子合金的發(fā)展歷程從研究的發(fā)展過程看可分為四個階段（1）起步階段1940～1950年代（2）奠定基礎(chǔ)階段1950年代后期和1960年代：橡膠增韌機(jī)理、電子顯微鏡的應(yīng)用（3）實(shí)用化階段1970年代開始（4）增容化階段1970年代末從高分子合金的確類型和技術(shù)特點(diǎn)的發(fā)展過程看可分為三個階段第一代高分子合金在聚合反應(yīng)下共混，如1948年開發(fā)成功的HIPS，ABS第二代高分子合金相容體系高分子合金，如1966年開發(fā)成功的MPPE、1967年開發(fā)成功的ABS/PC合金第三代高分子合金非相容體系高分子合金，包括增容體系和反應(yīng)擠出體系，如1976年的尼龍/馬來酸酐改性EPDM、1982年的PC/PBT合金年代重大事項(xiàng)及意義1944Emett用NBR改性PVC，是高分子合金的最早研究報道1948美國研制成功ABS樹脂，是第一個投入工業(yè)生產(chǎn)的高分子合金1953研制成功酚醛樹脂/NBR合金,開發(fā)了熱固性聚合物的共混改性品種1954接枝共聚—共混法制成ABS樹脂，聚合物共混工藝獲得重大進(jìn)步1956Merz報道了他對丁苯橡膠增韌PS機(jī)理的研究結(jié)果，開始了橡膠對塑料增韌機(jī)理的研究[1]二、高分子合金發(fā)展過程中的重大事項(xiàng)年代重大事項(xiàng)及意義1960（1）由于提出了銀紋核心理論，使橡膠增韌塑料的機(jī)理研究有了重大進(jìn)展（2）Millar建立了互穿網(wǎng)絡(luò)（IPN）的概念，開創(chuàng)了一類新型聚合物共混物1964OsO4染色技術(shù)開發(fā)成功，使人們可以利用電子顯微鏡直接觀察聚合物共混物的形態(tài)1965（1）Newman完善了Merz的增韌機(jī)理，使銀紋理論開始普遍為人們所接受[2]（2）靜態(tài)混合器開發(fā)成功，顯著增進(jìn)了混煉設(shè)備的混合效果，對改善機(jī)械共混法制備的高分子合金的性能起到重要作用1970以后高分子合金進(jìn)入實(shí)用化階段，品種和應(yīng)用范圍迅速擴(kuò)大，對共混物的形態(tài)及其對性能的影響有了進(jìn)一步的認(rèn)識，增容劑和增容技術(shù)廣泛應(yīng)用于高分子合