第2章聚合物之间的相容性.ppt

本章要点 聚合物之间的相容性是选择适宜共混方法的重要依据，也是决定共混物形态结构和性能的关键因素。 因此，了解聚合物之间的相容性并为改善共混物的相容性提供依据，已成为研制共混材料的关键环节之一。 本节将主要介绍聚合物之间相容性的特点、相容性理论、相分离机理、相容性的表征方法以及改进相容性的方法。 2.1聚合物之间相容性的基本特点 2.2.1小分子间的相容性(复习） 任何混合物系,都存在均相体系和非均相体系. (1)均相体系:若被分散的物质以分子、原子或离子的大小被 均匀的分散在分散介质中,形成的物系叫溶液. 溶液中溶质(被分散的物质)的质点很小,在1nm以下,不能形成相的界面,叫均相体系（也叫单相体系). 均相体系特点: ◆透明 ◆条件一定时溶质不会与溶剂分离开(即不会发生相分离) 为热力学稳定的物系. 2.1聚合物之间相容性的基本特点 (2)非均相体系(也叫多相体系) 若被分散的物质分散成许多粒子，因每个粒子里包含许 多分子、原子或离子,与分散介质个间有明显的界面,每个粒 子自称成一相,叫分散相,分散介质叫连续相,该体系叫非均 相体系.(该体系各组分之间是不相容的) 非均相体系的特点: ◆体系不透明 ◆分散相粒子易相互聚集成较大的粒子与分散介质分离(自动发生相分离),该体系是热力学不稳定体系. 2.1.2聚合物共混物相容性概念 聚合物之间的相容性就是聚合物之间的相互溶解性，是指 两种聚合物形成均相体系的能力。 (1)热力学相容性与工艺相容性 ①热力学相容性 热力学相容性：是从热力学的角度来探讨聚合物之间的相容性。亦可称为互溶性或溶解性(solubility)。 热力学相容体系是满足热力学相容条件的体系，是达到了分子程度混合的均相共混物。 热力学相容条件是混合过程的吉布斯自由能△Gm0 △Gm= △H+ T△S 概念： 热力学相容性：是指两种聚合物在任何比例混合时，都能形成分子水平分散的、热力学稳定的均相体系。即在平衡态下聚合物大分子达到分子水平或链段水平的均匀分散。 特征： ◆ 共混体系为均相体系，若共混组分是非结晶聚合物，则该共混高聚物是透明的。 ◆均相共混体系的判据：该共混高聚物只有一个玻璃化转变温度(Tg) 注意： 在实际的共混体系中，能够实现热力学相容的体系是很 少的。 ②工艺相容性(广义的相容性) 与热力学相容性有着重要区别的，还有另一个相容性 (compatibility)概念，这就是从实用角度提出的相容性念。 这个从实用角度提出的相容性概念，是指共混物各组分之间 彼此相互容纳的能力。这一相容性概念表示了共混组分在共 混中相互扩散的分散能力和稳定程度。 ＊工艺相容性概念： 是指能得到具有良好物理、机械性能的共混材料时聚合物 共混物之间的相容性。这时，共混的聚合物各组分间存在一 定的相界面亲合力、且分散较为均匀，分散相粒子尺寸不太大。 ﹡工艺相容性是着重从工艺的角度评价两聚合物的可混程 度、均匀分散性和宏观稳定性。 ﹡一般符合工艺相容性的共混体系，其力学性能都比原聚 合物有所改进。 ﹡对于相容性，不同研究者的认识不同，在工程上认为相容意味着共混物应具有所希望的机械性能.在理论上则认为，均相才是共混物相容的判据。 ﹡因此，聚合物共混物的相容性一般可分为：完全相容(热力学或分子相容)、完全不相容和部分相容(包括界面相容和工艺相容)。 ﹡在聚合物共混体系中，最具应用价值的体系是两相体系。由于部分相容聚合物的共混物为两相体系，因而，部分相容聚合物的共混体系就成了共混研究的重点。 ﹡可以看出，“部分相容”是一个很宽泛的概念，它在两相体系的范畴之内，涵盖了不同程度的相容性。 ﹡对部分相容体系(两相体系)，相容性的优劣具体地体现在界面结合的程度、实施共混的难易，以及共混组分的分散相粒径等诸多方面。其中，分散相的粒径也可作为相容性的一个判据。在其它共混条件相同时，分散相粒径较小的共混体系，相容性较好。 (2)完全相容、完全不相容和部分相容 ※完全相容：为热力学相容或分子水平相容，共混 物为均相体系； ※完全不相容：非均相体系； ※部分相容：为工艺相容或界面相容，体系是非均相的。“部分相容”体系属于热力学不相容体系，为具有一定结构形态两相体系。 “部分相容”体系在两相相界面上存在着过渡层,过渡层内存在着分子水平(或链段水平)相互扩散的状态.从宏观整体来看，过渡层的存在体现了两相之间有限的相容,即部分相容性. 2.2 聚合物-聚合物相容性理论 2.2.1聚合物—聚合物相容性的热力学理论 ◆ 所谓共混物的热力学相容性是指共混组分在一