影響聚合物共混物的相態(tài)結(jié)構(gòu)微區(qū)形態(tài)和尺寸的因素
化學(xué)先生 / 2019-09-12
(1)制備方法的影響 聚合物共混物的相態(tài)結(jié)構(gòu)與制備方法及工藝條件有密切關(guān)系。同一種聚合物共混物，采用不同的制備方法，產(chǎn)物的相態(tài)結(jié)構(gòu)會(huì)迥然不同。同一種制備方法，由于具體工藝條件不同，相態(tài)結(jié)構(gòu)也會(huì)不同。
如機(jī)械共混一殷得到不規(guī)則的分散相;嵌段共聚物常形成較規(guī)則的微區(qū);接枝共聚共混法制得的共混物容易形成蜂窩狀結(jié)構(gòu)等。但往往也有一些例外，如乙丙橡膠與聚丙烯的機(jī)械共混產(chǎn)物中，乙丙橡膠的粒子是規(guī)則的球形，而不是一般機(jī)械共混物不規(guī)則的粗大膠粒。這可能是由于聚丙烯是結(jié)晶的，熔化后黏度較低，界面張力的影響起主導(dǎo)作用的緣故。
用本體法 和本體-懸浮法制備高抗沖聚苯乙烯HIPS和ABS時(shí)，丁腈橡膠顆粒中包含有體積分?jǐn)?shù)為80%~90%的樹脂(PS)。樹脂包容物的產(chǎn)生主要是由于相轉(zhuǎn)變過(guò)程的影響。用同樣的方法制備橡膠增韌的環(huán)氧樹脂時(shí)無(wú)相轉(zhuǎn)變過(guò)程，因此橡膠顆粒中不包含環(huán)氧樹脂。以乳液聚合法制得的ABS,橡膠顆粒中約包含體積分?jǐn)?shù)為50%的樹脂，橡膠顆粒的直徑亦較小。不同制備方法所制得的ABS的相態(tài)結(jié)構(gòu)示于圖3-17。
(2) 組分間相容性的影響 共混體系中聚合物之間的工藝相容性越好，它們的分子鏈越容易相互擴(kuò)散而達(dá)到均勻的混合，兩相間的過(guò)渡區(qū)越寬，相界面越模糊，分散相微區(qū)尺寸越小完全相容的體系，不存在相界面，微區(qū)也隨之消失而成為均相體系。兩種聚合物間完全不相容的體系，聚合物之間相互擴(kuò)散的傾向很小，相界面很明顯，界面黏結(jié)力很差，甚至發(fā)生宏觀的分層剝離現(xiàn)象。聚合物合金體系大多數(shù)介于這兩者之間，具有一定程度的相容，存在適當(dāng)?shù)奈^(qū)尺寸。一股來(lái)說(shuō)，微區(qū)尺寸較小，兩相間的過(guò)渡區(qū)寬一些， 共混物性能較好。但對(duì)不同的聚合物合金體系，其最佳的微區(qū)尺寸是不同的，并不都是微區(qū)越小性能越好。
(3)分子量的影響 從前面討論的相容性的熱力學(xué)原理可知，降低聚合物的分子量，有利于改善聚合物間的相容性，因而降低聚合物分子量有利于微區(qū)尺寸減小。例如，對(duì)于橡膠增韌塑料的體系，橡膠的分子量對(duì)膠粒尺寸的影響更大。橡膠分子量增大，其黏度也隨之增大，而橡膠黏度增至一定程度就難以使橡膠相破碎成微小的膠粒。
(4)共混物組分的黏度差的影響 兩種聚合物共混，它們的黏度差愈大，分散相愈不易被分散，分散相的粒徑就愈大。因此，一股而言，兩種聚合物的黏度越接近，分散效果越好，所得分散相的粒徑也越小。
(5)工藝條件的影響 對(duì)機(jī)械共混的體系，由于聚合物的黏度較高，強(qiáng)化混合條件對(duì)聚合物的分散均勻性和微區(qū)尺寸有較大的影響。首先，必須控制合適的混煉溫度，使兩種聚合物均處于熔融狀態(tài)。般而言， 溫度適當(dāng)高一些有利于分散相的均勻分布，但溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致聚合物降解；其次，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)幕鞜挄r(shí)間?；鞜挄r(shí)間長(zhǎng)一些，對(duì)分散相分散有利，在一定范圍內(nèi)微區(qū)尺寸有所減小，但到一定時(shí)間后不再有 影響。因此盲目延長(zhǎng)混煉時(shí)間對(duì)分散效果無(wú)益。
采用機(jī)械共混方法時(shí)， 兩階段共混(亦稱母料法)有利于分散相尺寸減小，產(chǎn)品性能優(yōu)于直接共混法，即先配成塑料/橡膠共混比接近的混合料進(jìn)行混煉，然后再稀釋至預(yù)定的配比。例如兩階段共混的NR/PE (90/10)， 其拉伸強(qiáng)度較直接共混產(chǎn)物提高50%左右，斷裂伸長(zhǎng)率和定伸應(yīng)力也有所提高。
在采用接枝共聚共混法制備HIPS和ABS時(shí)，如前文所述，聚合過(guò)程的攪拌速率對(duì)它們的形態(tài)結(jié)構(gòu)有重要影響。當(dāng)攪拌速率過(guò)低或剪切力小于臨界值時(shí)，總是先形成的聚合物為分散相，即使在后形成的聚合物含量遠(yuǎn)大于先形成的聚合物時(shí)仍不發(fā)生相反轉(zhuǎn)。相反，若剪切力過(guò)大，將會(huì)造成分散相膠粒過(guò)小，被包藏的PS較少，增韌效果也不好。此外，接枝程度對(duì)膠粒尺寸也有影響，隨著接枝程度增大，橡膠粒子的尺寸逐步減小，這已被大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果所證實(shí)。這是因?yàn)榻又簿畚锲鹬鋈輨┑淖饔?，接枝度高使相容性提高，有利于形成較小的膠粒。
(6)混煉設(shè)備的影響 用熔融共混法制備聚合物共混物時(shí)，共混體系的分散程度與混煉設(shè)備密切相關(guān)。兩種聚合物要達(dá)到充分混合和相容性所允許的分散程度，必須通過(guò)有效的混煉設(shè)備提供強(qiáng)化混合的條件。不同的混煉設(shè)備對(duì)共混物的分散作用不同，所得共混物的性能也不一樣。 目前，工業(yè)生產(chǎn)上用于聚合物熔融共混的設(shè)備主要有兩輥煉塑機(jī)、密煉機(jī)、擠出機(jī)等。兩輥煉塑機(jī)混煉效果最差，高效密煉機(jī)的混合，分散作用高于普通密煉機(jī)，同向平行雙螺桿擠出機(jī)優(yōu)于普通單螺桿擠出機(jī)。
.jpg "如圖光照強(qiáng)度CO2濃度溫度對(duì)光合速率的影響的曲線")
閩ICP備15011996號(hào)-4
|
閩公網(wǎng)安備35040002000218號(hào)
|