聚合物共混物的形态结构

聚合物共混物的形态结构

共混改性塑料的性能是由共混物的组成及结构决定的。聚合物的化学结构、相对分子质量及其分布等结构因素对聚合物性能的影响,尤其是聚集态的形态结构对聚合物的物理力学性能产生的影响更加直接。所以,系统地研究聚合物共混物的形态结构是很有必要的。

一、非结晶聚合物共混物的形态结构

由于非共聚物共混物体系内的形态结构不同,同样组成的共混物性能也相差很大。影响聚合物共混物的形态结构系列因素很多,大体可分为三种基本类型:单相连续结构、两相互锁或交错结构和两相连续结构。

1.单相速缺结构

单相连续结构的特征是:聚合物共混体系中的两个组分或多个组分中只有一个相连续,含量较大的组分构成连续相,较小的组分为分散相,是多相结构共混物中的一种。由于连续相包围着分散相,其结构形象地叫连续相为“海相”,分散相为“岛相”,分散以规则或不规则的粒状、球状、棒状或椭球状似“海一岛”一样,分布在连续相中,分散于介质中。其中连续相也称分散介质,或称基体。分散相在基体连续相中呈现不同的形态:分散相形态很不规则、分散相形态较规则、分散相为胞状结构或香肠结构、分散相为微片状结构。

(1)分散相形态不规则。以热一机械共混法制得的结晶聚合物与非结晶聚合物的共混物,其形状不规则,呈颗粒状。例如:顺丁橡胶增韧聚苯乙烯(BR/PS)。如果PS含量大,则构成连续相;若BR含量大,则构成形状不规则的分散相。两组分含量小的组分以分散相形式存在,大小极为分散的共混体系易形成这种类型的相态结构,其最终粒子的大小通常在1~10um范围内。

(2)分散相形态较规则。分散相形态规则大多为球形,分散相颗粒直径在1um左右,内部不包含或只包含极少的连续相成分。用羧基丁腈橡胶(CTBN)增韧的双酚A二缩水甘油醚环氧树脂即为这种形态结构的一例,见图2-3。在50~80℃CTBN溶于低分子量环氧树脂中,再加入固化剂,将混合物加热固化。

所得产物中,橡胶以规则的球状颗粒分散于环氧树脂基体中,橡胶颗粒直径1um左右。虽然基体中也可能存在分子程度分散的橡胶,橡胶颗粒中亦可能溶解有微量环氧树脂,但两相基本上都是由单一组分构成。

(3)分散相为胞状结构或香肠结构。

其特点是分散相颗粒内部尚包含连续相成分构成的更小颗粒,部分连续相以比较小的颗粒分散在分散相中,在小范围内形成以分散相组分为连续相,其组分为分散相的颗粒截面形似香肠,故也称为香肠结构。也可把分散相颗粒当作胞,胞壁由连续相成分构成,胞本身由分散相成分构成,而胞内又包含连续相成分构成的更小颗粒,故也称之为胞状结构。

接枝共聚一共混法制得的共混物,如ABS、高抗冲聚苯乙烯(HIPS)等都具有这种类型的形态结构,如乳液接枝共聚法生产的HIPS共混物(图2-4)属于此类型,这种接枝共聚物包覆在分散颗粒的表面,形成心壳状结构。

(4)分散相为微片状结构。

分散相呈微片状分散在连续相基体中,当分散相浓度较高时,形成微片层状结构分散在连续相中,具有分散相为片层状形态的共混物。

这种结构的共混物具有表现出特殊功能,如良好的抗静电、阻隔性能等。如PA6/HDPE共混物(图2-5),PA6在15%、20%时,在一定的剪切力共混条件下,PA6能呈层状分布在HDPE中。亲水性聚合物与PA6共混时,亲水聚合物呈微片状分散并聚集于PA6表面,产生持久性抗静电作用。

聚合物共混物的形态结构

 

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