聚合物共混物的形態(tài)結(jié)構(gòu)優(yōu)選ppt資料

第四章聚合物共混物的形態(tài)(xíngtài)結(jié)構(gòu)第一頁，共45頁。第一節(jié)共混物形態(tài)結(jié)構(gòu)的基本(jīběn)類型第二節(jié)共混物形態(tài)(xíngtài)的表征與研究第三節(jié)共混物形態(tài)(xíngtài)的影響因素第四節(jié)

共混物形態(tài)結(jié)構(gòu)的顯微學特征1234第四章聚合物共混物物的形態(tài)結(jié)構(gòu)第二頁，共45頁。2022/11/282第一節(jié)共混物形態(tài)結(jié)構(gòu)的基本類型(lèixíng)與研究一、概述二、聚合物共混物形態(tài)(xíngtài)的基本類型三、相逆轉(zhuǎn)四、含結(jié)晶聚合物的共混物的形態(tài)(xíngtài)特征第三頁，共45頁。2022/11/283

第一節(jié)共混物形態(tài)結(jié)構(gòu)的基本(jīběn)類型一、概述聚合物共混物形態(tài)學的主要課題之一就是研究共混物中的相結(jié)構(gòu)，包括形態(tài)類型、區(qū)域結(jié)構(gòu)、尺寸形狀、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、結(jié)晶形態(tài)、界面等內(nèi)容。聚合物的形態(tài)結(jié)構(gòu)是決定(juédìng)其基本性能的最基本的因素之一。共混物的形態(tài)結(jié)構(gòu)與相容性以及加工過程密切相關(guān)。研究相容性—加工—形態(tài)結(jié)構(gòu)—性能之間的關(guān)系第四頁，共45頁。2022/11/284第一節(jié)共混物形態(tài)結(jié)構(gòu)(jiégòu)的基本類型與研究一、概述二、聚合物共混物形態(tài)的基本(jīběn)類型三、相逆轉(zhuǎn)四、含結(jié)晶聚合物的共混物的形態(tài)特征第五頁，共45頁。2022/11/285

第一節(jié)共混物形態(tài)(xíngtài)結(jié)構(gòu)的基本類型二、聚合物共混物形態(tài)結(jié)構(gòu)的基本類型(lèixíng)二元共混物按相的連續(xù)性可分為以下五種基本類型(lèixíng)：單相連續(xù)結(jié)構(gòu)（海-島結(jié)構(gòu)）相互貫穿的兩相連續(xù)結(jié)構(gòu)（海-海結(jié)構(gòu)）兩相互鎖或交錯結(jié)構(gòu)梯度結(jié)構(gòu)階躍結(jié)構(gòu)第六頁，共45頁。2022/11/286

第一節(jié)共混物形態(tài)結(jié)構(gòu)(jiégòu)的基本類型二、聚合物共混物形態(tài)結(jié)構(gòu)的基本類型1.單相連續(xù)結(jié)構(gòu)指構(gòu)成聚合物共混物的兩個相或者多個相中只有一個(yīɡè)相連續(xù)。此連續(xù)相可看作是分散介質(zhì)，又稱之為基體(matrix)，其他的相分散于連續(xù)相中，稱為分散相(dispersedphase)，又稱為相微區(qū)(phasedomain)。單相連續(xù)結(jié)構(gòu)又因分散相相疇的形狀、大小以及與連續(xù)相結(jié)合情況的不同而表現(xiàn)為多種形式。第七頁，共45頁。2022/11/287

第一節(jié)共混物形態(tài)(xíngtài)結(jié)構(gòu)的基本類型二、聚合物共混物形態(tài)結(jié)構(gòu)的基本類型1.單相連續(xù)結(jié)構(gòu)分散相形狀不規(guī)則分散相是由形狀很不規(guī)則、大小極為分散的顆粒所組成。一般情況下，含量較大(jiàodà)的組分構(gòu)成連續(xù)相，含量較小的組分構(gòu)成分散相，分散相顆粒尺寸通常為1～10μm左右。機械共混法制得的產(chǎn)物一般具有這種形態(tài)結(jié)構(gòu)。第八頁，共45頁。2022/11/288

第一節(jié)共混物形態(tài)結(jié)構(gòu)的基本(jīběn)類型二、聚合物共混物形態(tài)結(jié)構(gòu)的基本類型1.單相連續(xù)(liánxù)結(jié)構(gòu)分散相形狀不規(guī)則分散相是由形狀很不規(guī)則、大小極為分散的顆粒所組成。一般情況下，含量較大的組分構(gòu)成連續(xù)(liánxù)相，含量較小的組分構(gòu)成分散相，分散相顆粒尺寸通常為1～10μm左右。機械共混法制得的產(chǎn)物一般具有這種形態(tài)結(jié)構(gòu)。PMMA/SAN共混物的TEM照片(zhàopiàn)(黑色為SAN)機械共混法HIPS的TEM照片(黑色為PB橡膠相)高剪切成型加工法形成納米分散的海（PVDF）-島（PA11）型相結(jié)構(gòu)第九頁，共45頁。2022/11/289

第一節(jié)共混物形態(tài)(xíngtài)結(jié)構(gòu)的基本類型二、聚合物共混物形態(tài)結(jié)構(gòu)的基本類型1.單相連續(xù)結(jié)構(gòu)分散相形狀較規(guī)則分散相顆粒較規(guī)則(一般為球形)，顆粒內(nèi)部不包含(bāohán)或只包含(bāohán)極少量的連續(xù)相成分8.7%羧基丁腈橡膠（CTBN）增韌環(huán)氧樹脂的TEM照片(zhàopiàn)（黑色小球為CTBN橡膠粒子）SBS三嵌段共聚物的TEM照片丁二烯含量為20%（黑色部分為丁二烯嵌段微區(qū)）第十頁，共45頁。2022/11/2810相互貫穿的兩相連續(xù)結(jié)構(gòu)（海-海結(jié)構(gòu)）第一節(jié)共混物形態(tài)結(jié)構(gòu)的基本(jīběn)類型相互貫穿的兩相連續(xù)結(jié)構(gòu)（海-海結(jié)構(gòu)）聚合物共混物形態(tài)學的主要課題之一就是研究共混物中的相結(jié)構(gòu)，包括形態(tài)類型、區(qū)域結(jié)構(gòu)、尺寸形狀、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、結(jié)晶形態(tài)、界面等內(nèi)容。第一節(jié)共混物形態(tài)(xíngtài)結(jié)構(gòu)的基本類型這類形態(tài)結(jié)構(gòu)有時也稱為兩相共連續(xù)結(jié)構(gòu)，包括層狀結(jié)構(gòu)和互鎖結(jié)構(gòu)(4)非晶態(tài)聚集成較大的相區(qū)分散在球晶中。第一節(jié)共混物形態(tài)(xíngtài)結(jié)構(gòu)的基本類型(2)球晶被輕度破壞，成為樹枝晶并分散于非晶聚合物之間(1)晶粒分散在非晶區(qū)中；SBS三嵌段共聚物的TEM照片丁二烯含量為20%第一節(jié)共混物形態(tài)結(jié)構(gòu)(jiégòu)的基本類型白色為組分(zǔfèn)A；第一節(jié)共混物形態(tài)(xíngtài)結(jié)構(gòu)的基本類型一、共混物形態(tài)的研究(yánjiū)方法phaseinversion

第一節(jié)共混物形態(tài)結(jié)構(gòu)的基本(jīběn)類型二、聚合物共混物形態(tài)結(jié)構(gòu)的基本類型1.單相(dānxiānɡ)連續(xù)結(jié)構(gòu)含6%聚丁二烯接枝共聚(gòngjù)HIPS薄膜的TEM照片分散相為胞狀結(jié)構(gòu)或香腸狀結(jié)構(gòu)分散相內(nèi)又含有連續(xù)相成分，在分散相粒子內(nèi)部，分散相成分構(gòu)成連續(xù)相，而包含在其中的連續(xù)相成分形成的細小包容物又構(gòu)成分散相，也就是形成所謂的“包藏”結(jié)構(gòu)。形態(tài)類似“細胞”或香腸接枝共聚物、IPNs大都具有這種類型的形態(tài)結(jié)構(gòu)

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第一節(jié)共混物形態(tài)(xíngtài)結(jié)構(gòu)的基本類型二、聚合物共混物形態(tài)結(jié)構(gòu)的基本類型(lèixíng)1.單相連續(xù)結(jié)構(gòu)分散相為片層狀分散相呈微片狀分散于連續(xù)相基體中，當分散相濃度較高時，進一步形成了分散相的片層SEMofHDPE/PA-6blends第十二頁，共45頁。2022/11/2812

第一節(jié)共混物形態(tài)結(jié)構(gòu)的基本(jīběn)類型二、聚合物共混物形態(tài)結(jié)構(gòu)的基本類型2.相互貫穿的兩相連續(xù)結(jié)構(gòu)共混物中兩種組分均構(gòu)成連續(xù)相，互穿網(wǎng)絡(luò)(wǎngluò)聚合物（IPNs）是兩相連續(xù)結(jié)構(gòu)的典型例子IPNs中兩個相的連續(xù)程度一般不同。連續(xù)性較大的相，對性能的影響較大。兩組分的相容性越大、交聯(lián)度越大，則IPNs兩相結(jié)構(gòu)的相疇越小。第十三頁，共45頁。2022/11/2813TheAFMphotographsofPP/LLDPE（50/50）blendsobtainedbyinjectionmoldingandhighshearcondition

SD相分離由于PP的模量高于LLDPE，圖中較亮的區(qū)域(qūyù)表示PP相，較暗的區(qū)域(qūyù)表示LLDPE相。第一節(jié)共混物形態(tài)結(jié)構(gòu)的基本(jīběn)類型第十四頁，共45頁。2022/11/2814

第一節(jié)共混物形態(tài)結(jié)構(gòu)的基本(jīběn)類型二、聚合物共混物形態(tài)(xíngtài)結(jié)構(gòu)的基本類型3.兩相交錯或互鎖結(jié)構(gòu)丁二烯含量(hánliàng)為60%的SBS三嵌段共聚物的形態(tài)結(jié)構(gòu)黑色-丁二烯相，白色-苯乙烯相這類形態(tài)結(jié)構(gòu)有時也稱為兩相共連續(xù)結(jié)構(gòu)，包括層狀結(jié)構(gòu)和互鎖結(jié)構(gòu)這種結(jié)構(gòu)中沒有一相形成貫穿整個試樣的連續(xù)相，而且兩相相互交錯形成層狀排列，難以區(qū)分連續(xù)相和分散相嵌段共聚物產(chǎn)生旋節(jié)相分離以及當兩嵌段組分含量相接近時常常形成這種結(jié)構(gòu)以嵌段共聚物為主要成分的聚合物共混物也容易形成這類形態(tài)第十五頁，共45頁。2022/11/2815二、聚合物共混物形態(tài)的基本類型4.梯度結(jié)構(gòu)梯度結(jié)構(gòu)是一種特殊的共連續(xù)(liánxù)體系（兩相連續(xù)(liánxù)體系）其組成在空間上互為增減。HDPE(75)/PEO(25)第一節(jié)共混物形態(tài)(xíngtài)結(jié)構(gòu)的基本類型PANI(5)/PS(95)HDPE(75)/PEO(25)第十六頁，共45頁。2022/11/2816二、聚合物共混物形態(tài)的基本類型5.階躍結(jié)構(gòu)階躍結(jié)構(gòu)也是一種特殊(tèshū)的共連續(xù)體系（兩相連續(xù)體系）其組成在極小的過渡區(qū)內(nèi)互為增減。第一節(jié)共混物形態(tài)結(jié)構(gòu)(jiégòu)的基本類型PANI(5)/PS(95)第十七頁，共45頁。2022/11/2817第一節(jié)共混物形態(tài)結(jié)構(gòu)的基本(jīběn)類型與研究一、概述二、聚合物共混物形態(tài)的基本類型三、相逆轉(zhuǎn)(nìzhuǎn)四、含結(jié)晶聚合物的共混物的形態(tài)特征第十八頁，共45頁。2022/11/2818

第一節(jié)共混物形態(tài)結(jié)構(gòu)的基本(jīběn)類型三、相逆轉(zhuǎn)（phaseinversion）聚合物共混物可在一定的組成范圍內(nèi)發(fā)生相的逆轉(zhuǎn)，原來是分散相的組分變成連續(xù)相，而原來是連續(xù)相的組分變成分散相。在相逆轉(zhuǎn)的組成范圍內(nèi)，?？尚纬蓛上嘟诲e、互鎖的共連續(xù)形態(tài)結(jié)構(gòu)，使共混物的力學性能提高。這就為混合及加工條件的選擇提供(tígōng)了一個重要依據(jù)。第十九頁，共45頁。2022/11/2819嵌段共聚物A-b-B嵌段共聚物A-b-B/均聚物C共混物形態(tài)結(jié)構(gòu)模型白色為組分(zǔfèn)A；黑色為組分(zǔfèn)B；均聚物C與A或B相容第一節(jié)共混物形態(tài)(xíngtài)結(jié)構(gòu)的基本類型第二十頁，共45頁。2022/11/2820phaseinversion(a)(b)(c)(d)(e)SEMphotographsofPP/PSobtainedbyinjectionmolding，PP/PS=(a)90/10,(b)70/30,(c)50/50,(d)30/70and(e)20/80第一節(jié)共混物形態(tài)(xíngtài)結(jié)構(gòu)的基本類型第二十一頁，共45頁。2022/11/2821PPmatrixPA6particlesdispersePPparticlesdispersePA6matrixTEMphotographsofPP/PA6blendPA-6:(a),(b),(c)<30,(d)47,(e)65,(f)80phaseinversion第一節(jié)共混物形態(tài)(xíngtài)結(jié)構(gòu)的基本類型第二十二頁，共45頁。2022/11/2822

第一節(jié)共混物形態(tài)結(jié)構(gòu)(jiégòu)的基本類型三、相逆轉(zhuǎn)（phaseinversion）相逆轉(zhuǎn)和SD相分離的區(qū)別(qūbié)SD起始于均相的、部分相容的體系，經(jīng)過冷卻而進入旋節(jié)區(qū)從而產(chǎn)生相分離。相逆轉(zhuǎn)是在混溶共混物體系中形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化。SD可發(fā)生于任意濃度，而相逆轉(zhuǎn)僅限于較高的濃度范圍。SD產(chǎn)生的相疇尺寸微細，在最初階段為納米級，而相逆轉(zhuǎn)導(dǎo)致較粗大的相疇，尺寸為一10μm。與相逆轉(zhuǎn)相比，SD可在更寬的濃度范圍內(nèi)對聚合物共混物性能進行更好的控制，但僅限于部分相容體系。而相逆轉(zhuǎn)是混溶聚合物共混物的一般現(xiàn)象，通常發(fā)生于高濃度范圍。第二十三頁，共45頁。2022/11/2823第一節(jié)共混物形態(tài)結(jié)構(gòu)的基本類型(lèixíng)與研究一、概述二、聚合物共混物形態(tài)的基本(jīběn)類型三、相逆轉(zhuǎn)四、含結(jié)晶聚合物的共混物的形態(tài)特征第二十四頁，共45頁。2022/11/2824

第一節(jié)共混物形態(tài)結(jié)構(gòu)(jiégòu)的基本類型四、含結(jié)晶聚合物的共混物的形態(tài)特征以上所述的形態(tài)特征主要是指兩種聚合物都是非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的情況。對兩種聚合物都是結(jié)晶性的，或者其中之一為結(jié)晶性的，另一種為非結(jié)晶性的情況，上述原則也同樣適用(shìyòng)。所不同的是，對結(jié)晶聚合物的情況尚需考慮共混后結(jié)晶形態(tài)和結(jié)晶度的改變。第二十五頁，共45頁。2022/11/2825

第一節(jié)共混物形態(tài)結(jié)構(gòu)(jiégòu)的基本類型四、含結(jié)晶(jiéjīng)聚合物的共混物的形態(tài)特征1.結(jié)晶(jiéjīng)/非晶聚合物共混體系：(1)晶粒分散在非晶區(qū)中；(2)球晶分散在非晶區(qū)中；(3)非晶態(tài)分散在球晶中；(4)非晶態(tài)聚集成較大的相區(qū)分散在球晶中。第二十六頁，共45頁。2022/11/2826結(jié)晶(jiéjīng)/非晶聚合物共混物的形態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖(1)晶粒分散在非晶區(qū)中；(2)球晶分散在非晶區(qū)中；(3)非晶態(tài)分散在球晶中；(4)非晶態(tài)聚集成較大的相區(qū)分散在球晶中連續(xù)(liánxù)相：非晶態(tài)分散相：晶粒連續(xù)(liánxù)相：非晶態(tài)分散相：球晶連續(xù)相：球晶分散相：非晶態(tài)連續(xù)相：球晶分散相：非晶態(tài)第一節(jié)共混物形態(tài)結(jié)構(gòu)的基本類型

四、含結(jié)晶聚合物的共混物的形態(tài)特征1.結(jié)晶/非晶聚合物共混體系：(如PCL/PVC，PVDF/PMMA等)

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第一節(jié)共混物形態(tài)結(jié)構(gòu)(jiégòu)的基本類型四、含結(jié)晶聚合物的共混物的形態(tài)特征2.結(jié)晶/結(jié)晶聚合物共混體系(1)球晶幾乎充滿整個共混體系（為連續(xù)相），非晶聚合物分散于球晶與球晶之間(2)球晶被輕度破壞，成為樹枝晶并分散于非晶聚合物之間(3)兩種晶粒分散在非晶區(qū)中(4)球晶和晶粒分散在非晶區(qū)中(5)分別生成(shēnɡchénɡ)兩種不同的球晶(6)共同生成(shēnɡchénɡ)混合型球晶第二十八頁，共45頁。2022/11/2828第一節(jié)共混物形態(tài)結(jié)構(gòu)(jiégòu)的基本類型第二節(jié)共混物形態(tài)的表征(biǎozhēnɡ)與研究第三節(jié)共混物形態(tài)(xíngtài)的影響因素第四節(jié)

共混物形態(tài)結(jié)構(gòu)的顯微學特征1234第四章聚合物共混物物的形態(tài)結(jié)構(gòu)第二十九頁，共45頁。2022/11/2829第二節(jié)共混物形態(tài)(xíngtài)的表征與研究一、共混物形態(tài)的研究(yánjiū)方法二、分散相的分散狀態(tài)第三十頁，共45頁。2022/11/2830第二節(jié)共混物形態(tài)的表征(biǎozhēnɡ)與研究一、共混物形態(tài)的研究方法共混物形態(tài)的研究有很多方法，可分為(fēnwéi)兩大類：其一是直接觀測形態(tài)的方法，如電子顯微鏡法（SEM、TEM）、原子間力顯微鏡（FAM）和光學顯微鏡（OM）；電子顯微鏡是最重要的方法。其二是間接測定的方法，如動態(tài)力學性能測定法，動態(tài)力學性能方法測定的是共混物的Tg，為共混物是均相體系或兩相體系的重要判據(jù)。第三十一頁，共45頁。2022/11/2831第二節(jié)共混物形態(tài)(xíngtài)的表征與研究一、共混物形態(tài)的研究(yánjiū)方法二、分散相的分散狀態(tài)第三十二頁，共45頁。2022/11/2832第二節(jié)共混物形態(tài)的表征(biǎozhēnɡ)與研究二、分散相的分散狀況1.分散相分散狀況的表征聚合物共混物的形態(tài)中，“海---島”結(jié)構(gòu)是兩相體系是最常見的聚合物共混物形態(tài)。為表征分散相的分散狀況，需引人兩個(liǎnɡɡè)術(shù)語：均一性與分散度。第三十三頁，共45頁。2022/11/2833第二節(jié)共混物形態(tài)(xíngtài)的表征與研究二、分散相的分散狀況1.分散相分散狀況的表征聚合物共混物的形態(tài)中，“海---島”結(jié)構(gòu)是兩相體系是最常見的聚合物共混物形態(tài)。

“均一性”是指分散相物料分散的均勻程度(chéngdù)，亦即分散相濃度的起伏大小，可借助于數(shù)理統(tǒng)計的方法進行定量表征?！胺稚⒍取眲t是指分散相物料的破碎程度(chéngdù)，可以用分散相顆粒的平均粒徑和粒徑分布來表征。第三十四頁，共45頁。2022/11/2834第二節(jié)共混物形態(tài)(xíngtài)的表征與研究二、分散相的分散狀況1.分散相分散狀況的表征(a)的分散相粒子的粒徑較圖(b)中的粒子小，顯示出(a)的分散度比(b)高一些。但是(a)的均一性卻不如(b)好。由此可見，分散度細的樣品(yàngpǐn)，均一性未必就好，反之亦然。除均一性與分散度之外，分散相粒子的粒徑分布對共混物的性能也有重要影響，因而也是共混物形態(tài)表征的重要指標。第三十五頁，共45頁。2022/11/2835

HENANPOLYTECHNICUNIVERSITY（1）均一性

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第二節(jié)共混物形態(tài)(xíngtài)的表征與研究第三十六頁，共45頁。2022/11/2836第二節(jié)共混物形態(tài)(xíngtài)的表征與研究二、分散相的分散狀況1.分散相分散狀況的表征（1）均一性在“海-島結(jié)構(gòu)(jiégòu)”兩相體系共混物中，分散相分散的均一性可用混合指數(shù)I來表征。1第三十七頁，共45頁。2022/11/2837第二節(jié)共混物形態(tài)的表征(biǎozhēnɡ)與研究二、分散相的分散狀況1.分散相分散狀況的表征（1）均一性也可用不均一系數(shù)Kc表征，Kc愈小，就表示(biǎoshì)分散相分散的均一性愈高。隨著共混的進行，Kc會逐漸減小，并趨向于某一極限值。第三十八頁，共45頁。2022/11/2838第二節(jié)共混物形態(tài)的表征(biǎozhēnɡ)與研究二、分散相的分散狀況1.分散相分散狀況的表征（2）分散度分散度以分散相顆粒的平均粒徑來表征。平均粒徑有平均算術(shù)(suànshù)直徑dn，體積平均直徑dv與平均表面直徑da之分。第三十九頁，共45頁。2022/11/2839第二節(jié)共混物形態(tài)(xíngtài)的表征與研究二、分散相的分散狀況1.分散相分散狀況的表征（2）分散度通常所說的平均粒徑，一般都是平均算術(shù)直徑。但是，聚合物共混物連續(xù)相與分散相之間的相互作用是通過界面來實現(xiàn)的。平均表面直徑比平均算術(shù)直徑更能體現(xiàn)出這種界面相互作用。因此，平均表面直徑能更好地反映分散度與共混物性