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共混聚合物

/polymer blend/
条目作者丁进

丁进

最后更新 2023-03-07
浏览 106
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两种或两种以上分子结构不同的均聚物、共聚物或均聚物与共聚物的物理混合物。

英文名称
polymer blend
所属学科
化工

一般两组分的大分子之间没有共价键的连接。聚合物的混合是吸热过程,是由一种聚合物分散在另一种聚合物中的非均相体系。共混的目的是制备在某些性能上有所改进的或具有独特性能的聚合物材料。

共混聚合物是最早出现的一种多相聚合物。早在20世纪初,就有通过共混制得抗冲击的聚苯乙烯专利报道。共混聚合物工艺较为简单,组分的选择范围较大,可以方便地制成具有特殊性能的新材料。

共混聚合物的种类包括以下4类:①橡胶/塑料。是以塑料为基体、橡胶为分散相的共混物。这种共混体系以橡胶来增韧脆性塑料,其中塑料基体为共混物提供刚性和硬度,分散相橡胶则提供韧性。最早的高抗冲聚苯乙烯和多种增韧聚丙烯均属此类。为获得优良的增韧效果,塑料相和橡胶相之间需要有一定程度的相容性,常借助于生成嵌段或接枝共聚物来增加两相的相容性。②塑料/橡胶。是以橡胶为基体、塑料为分散相的共混物,一般称为增强橡胶。橡胶中加入塑料可提高共混物的弹性模量。分散的塑料颗粒能起耐磨、耐撕裂、抗裂口增长、抗挠曲开裂、抗拉断等作用(如以聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯等增强丁苯橡胶),以及热塑性弹性体中塑料相所起的物理交联作用等。③橡胶/橡胶。是两种不同橡胶的共混物,其中含量高的橡胶组分或黏度低的橡胶组分常为连续相。这种共混物主要用于汽车轮胎工业,以改进某种橡胶的加工性能和其他性能。例如,在顺丁橡胶中混入天然橡胶或充油丁苯橡胶,以改进加工性能并提高摩擦系数;在顺丁或天然橡胶中加入饱和的乙丙橡胶,以提高抗臭氧开裂性;在丁苯橡胶中混入天然橡胶以提高回弹性和黏着性。④塑料/塑料。塑料与塑料共混的目的主要是改进加工性能。例如,聚苯乙烯与聚苯醚相混,可以改进后者的熔体流动性。为了降低聚酯模压成型时的收缩率,也采取加入其他热塑性塑料的办法。

采用机械共混、溶液共混或胶乳共混等方法制备共混聚合物。①机械共混。借助开炼机、密炼机或螺杆挤出机等设备在聚合物的软化点(或熔点)以上温度进行共混。由于聚合物的熔体黏度很大,这种共混方法制得的共混物往往不易混合均匀,分散相颗粒较不规则,粒径也较大。在共混过程中,聚合物分子受到热和机械剪切力的作用,不仅可能发生降解,而且由降解产生的自由基也会使大分子之间发生接枝或交联反应,使共混物的性能发生变化。②溶液共混。将两种聚合物溶于某种公共溶剂中混合均匀后,再除去溶剂得到固态共混物。这种方法可以使共混聚合物组分均匀混合,一般不会导致降解。但有时由于不同组分的聚合物对溶剂的亲和力不同,随着溶剂的挥发,共混物产生两相梯度,形成宏观不均匀体系。此法在共混时要使用大量溶剂和特殊要求的设备,不适用于工业生产,主要用于实验室以制备研究用试样。③胶乳共混。先将两种聚合物分别制成胶乳均匀混合,然后再凝聚、干燥和塑炼得到固相的共混聚合物,是工业上制备共混聚合物的主要方法之一。这种制法的优点是胶乳的黏度小,易于混合均匀,分散相的颗粒小而均匀,无需大量溶剂。

共混聚合物的常见形态结构是,作为少数组分的聚合物以颗粒分散在另一种聚合物的连续相中。分散相颗粒的大小和均匀性及其在连续相中的分布是否均匀,取决于两组分的相容程度和共混方法。研究共混聚合物形态结构的主要工具是电子显微镜和相位差显微镜。电子显微镜不仅可以区分连续相和分散相,还可以研究两种共混聚合物的相容性。如果两种共混聚合物之间有一定的相容性,则在分散相和连续相的界面有相容相存在,可通过电子显微镜观察到。除显微镜外,小角光散射、X射线衍射和小角X射线散射也是研究共混聚合物形态结构的重要方法。

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