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什么因素影响聚合物共混物的相连续性? 1

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聚合物组分处于连续相还是分散相,对共混物的性能有着不同的影响。因此,根据对材料性能的要求,确定聚合物共混物相的组成,是一个很重要的问题。一股认为,影响相的连续性主要有以下几个因素。


    (1) 组分比 :通常情况下,含量高的组分易形成连续相。 例如三无乙丙橡胶(EPDM) 和PP共混,当EPDM高于60%、PP低于40%时,连续相是EPDM.分散相是PP,共混物宏观显示橡胶弹性,是一种塑料增强弹性体: mPDM含量低于40%、PP高于60%时,共混物显示塑料的特性,PP处于连续相,EPDM为分散相,是一种增韧聚丙烯型塑料。

    (2) 黏度差:在共混条件下两组分熔体的黏度差别,对相的连续性有很大影响。一般来说,黏度低的组分流动性相对较好,容易形成连续相,黏度高的组分不易被分散,易形成分散相,所以常有“软包硬”的说法。但是黏度比的影响只能在一定的组分比范围内起作用,它们之间的关系如图3-14所示。

     另外,共混体系中由于不同组分的黏度对温度的敏感性不同,因此共混过程随着温度的变化,有时会发生相反转的现象。如橡胶/塑料共混体系,塑料相黏度对温度的敏感性比橡胶大得多,如图3-15所示。因此当T>T*(T* 称为等黏温度),塑料相黏度急剧降低,黏度由高于橡胶相转变为低于橡胶相,从而导致相的反转。

    (3)内聚能密度:内聚能密度 (CDE) 是表征聚合物分子间作用力大小的度量,分子间作用力大的聚合物,在共混物中不易分散,比较容易形成分散相。例如氯丁橡胶和天然橡胶的共混体系,由于氯丁橡胶的CDE远大于天然橡胶,因此当其含量高达70%时,仍会处于分散相。

    (4)溶剂类型采用溶液法制备聚合物共混物时,连续相组分会随溶剂的变化而改变。如PSPBPS三嵌段共聚物溶解注塑时,当用苯/庚烷(90/10)为溶剂制得的复合材料中,聚丁二烯嵌段为连续相、聚苯乙烯嵌段为分散相的结构。因为苯既是PS又是PB的溶剂,而庚烷只能溶解PB,苯的挥发性优于庚烷,因此当苯挥发殆尽时,PB仍处于以庚烷为溶剂的溶液状态,PB嵌段就会成为连续相。当采用四氢呋喃/甲乙酮(90/10)为溶剂时,四氢呋喃是两组分的共同溶剂,甲乙酮只是PS嵌段的溶剂。因此,四氢呋喃先行挥发,甲乙酮挥发得慢,则连续相为PS。

    (5) 制备工艺对于用本体接枝法或溶液接枝法共聚的体系,首先合成的聚合物倾向于形成连续性程度大的相,后接枝的聚合物则通常形成分散相。例如在少量聚丁二烯存在下,进行苯乙烯接枝聚丁二烯的反应,在无搅拌静止聚合的情况下,最终产品中生成量最多的是PS均聚物,也生成定量的接枝共聚物,即以聚丁二烯为主链、聚苯乙烯为支链的共聚物。

    在此体系中尽管PS量远远超过PB,但最先已成为聚合物的PB仍是连续相,PS构成分散相,其形态如图3-16所示。

    但是,如果反应是在搅拌下进行的,则情况将大不同。在苯乙烯单体转化率达到一定程度时,PS相由分散转变为连续,并进一步形成蜂窝状相结构。

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