相容性的表征方法(溶解度参数)

相容性的表征方法

1.溶解度参数

由式(2-2)可以看出,AS。为正值,即在混合过程中,嫡总是增加的。但是,对于大分子之间的共混,嫡的增加很小。且聚合物相对分子质量越高,熵的变化就越小。这时,AS。的值很小,甚至接近于0。

两聚合体系共混时熔的变化可由下式计算:
AHh=Va(6-62)01免(2-3)式中:,6—分别表示两种聚合物的溶解度参数;V——共混物的摩尔体积。

为满足热力学相容的条件,即△H,-TAS。<0,且△S。值很小,甚至接近于0,从式(2-3)中可以看出,6与品必须相当接近,才能使△Ha的值足够小。因此,6与6,之间的差值,就成了判定热力学相容性的依据。即6值越接近,其相容性越好。部分聚合物的溶解度参数如表2-1所示。

相容性的表征方法(溶解度参数)

如两种聚合物相容性好,其差值通常要小于0.2;而两种聚合物溶解度参数之差大于0.5时,不能以任意比例相容。例如:PVC/NBR共混体系,PVC的溶解度参数为8.88~9.7,而NBR的溶解度参数为8.9,所以PVC与NBR相容性良好;又如PS/PB共混体系,它们的溶解度参数之差大于0.7,所以两者的相容性差。PVC与PS的溶解度参数之差大于1,所以两者基本不相容。

利用溶解度参数相近的方法来判定两种聚合物之间的相容性,可用于对两种聚合物的相容性进行预测,具有一定价值。但是,这一方法存在如下缺陷:

(1)此法在预测小分子溶剂对于高聚物的溶解性时,就有一定的误差,用于预测大分子之间的相容性,误差就会更大。
(2)对于聚合物共混物两相体系而言,所需求的只是部分相容性,而不是热力学相容性。

一些达不到热力学相容的体系,仍然可以制成各具有优良性能的两相体系材料。

(3)对于大多数聚合物共混物而言,尽管在热力学上并非稳定体系,但其相分离的动力学过程极其缓慢,所以在实际上是稳定的。

尽管溶解度参数法有上述不足,这一方法仍然可以在选择聚合物对进行试混时作为初步筛选的参考。

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