什么是多組分聚合物的相態(tài)結(jié)構(gòu)
化學(xué)先生 / 2019-09-11
人們常把多組分聚合物稱為聚 合物共混物或聚合物合金，從嚴(yán)格意義上講，聚合物共混物與聚合物合金并不完全同義。合金可能是均相的，也可能是復(fù)相的。均相合金與無(wú)規(guī)共聚物以及互溶性聚合物共混物對(duì)應(yīng)；而復(fù)相合金則與不互溶的或部分相容的復(fù)相聚合物共混物相對(duì)應(yīng)。這種對(duì)比對(duì)研究聚合物共混物有很大的啟發(fā)作用。
眾所周知，在1110°C左右可將大約0.8%的炭溶于鐵中，隨后將溫度降至720°C，發(fā)生相分離，出現(xiàn)兩個(gè)相:其一是組成為Fe3C的滲碳體即碳化鐵:其二是含0.025%碳的純粒鐵即a-鐵。這種兩相結(jié)構(gòu)的合金叫珠層鐵，兩相星層狀結(jié)構(gòu)。a-鐵柔軟可延，滲碳體很堅(jiān)硬。珠層鐵則兼?zhèn)涠叩木C合性能。為說(shuō)明兩相的相態(tài)結(jié)構(gòu)對(duì)合金性能的影響，可把珠層鐵與回火馬丁體相對(duì)比?；鼗瓞敹◇w中碳化鐵是以球狀顆粒分膠于純粒鐵的連續(xù)相中，這和珠層鐵的層狀結(jié)構(gòu)顯然不同。所以，這兩種合金雖然組成相同，但性能泡然不同。
上述例子說(shuō)明，相的相態(tài)結(jié)構(gòu)對(duì)合金的性能有很大影響。聚合物共混物也存在同樣的情況。例如，用橡膠與聚笨乙烯共混而制得的高抗沖聚苯乙媚，盡管組成相同，但不間的制備方法和不同的工藝條件可產(chǎn)生極不相同的相態(tài)結(jié)構(gòu)，從面產(chǎn)物的沖擊強(qiáng)度會(huì)有很大的差別。
由此可見(jiàn)，和金屬合金的情況相似，聚合物共混物的相態(tài)結(jié)構(gòu)也是決定其性能的最基本的因素之一 。所以，系統(tǒng)的研究聚合物共混物的相態(tài)結(jié)構(gòu)是很有必要的。
聚合物共混物的相態(tài)結(jié)構(gòu)受一系列因素的影響。這些因素可歸納成以下三種(1) 熱力學(xué)因素如聚合物之間的相互作用參數(shù)、 界面張力等。平衡熱力學(xué)可用以預(yù)測(cè)共混物最終的平衡結(jié)構(gòu)是均相的或是多相的。
(2)動(dòng)力學(xué)因素相分 離動(dòng)力學(xué)決定￥衡結(jié)構(gòu)能否到達(dá)以及達(dá)到的程度。如前所述，根據(jù)相分離動(dòng)力學(xué)的不同可出現(xiàn)兩種類型的相態(tài)結(jié)構(gòu)，NG 機(jī)理股形成分散結(jié)構(gòu): SD機(jī)理一股形成交錯(cuò)層狀的共連續(xù)結(jié)構(gòu)。具體的相態(tài)結(jié)構(gòu)主要決定于體系的驟冷程度。驟冷程度越大，聚集體的起始尺寸越小。這種起始尺寸可從100~ 1Onm變化。結(jié)構(gòu)尺寸隨時(shí)間的延長(zhǎng)而趨于平衡熱力學(xué)所預(yù)期的最終值。由于高分子材料的高黏度，這種平衡結(jié)構(gòu)股難以達(dá)到。 采用增容的方法可將相分離動(dòng)力學(xué)所形成的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定下來(lái)，從而提高產(chǎn)品性能的穩(wěn)定性。
(3)在混合加工過(guò)程中，流動(dòng)場(chǎng)誘發(fā)的相態(tài)結(jié)構(gòu)這本質(zhì) 上是由于流動(dòng)參數(shù)的不同面形成的各種不同的非平衡結(jié)構(gòu)。
了解以上三個(gè)方面就可對(duì)聚合物共混物相志結(jié)構(gòu)形成的基本機(jī)理有一個(gè)概括的認(rèn)識(shí)，從面可了解控制共混物相態(tài)結(jié)構(gòu)和性能的基本途徑。本章從上述觀點(diǎn)出發(fā)，概括討論聚合物共混物相態(tài)結(jié)構(gòu)的基本類型、相界面結(jié)構(gòu)、互溶性和混合加工方法對(duì)相志結(jié)構(gòu)的影響以及相態(tài)結(jié)構(gòu)的主要測(cè)定方法。
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