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对聚合物合金来说,其相态结构对材料性能有着直接的影响。同样的组成,聚合物合金的相态可以相差很大,性能也会有很大差别。在这里,图文并茂地简述了聚合物合金的不同相态类型,以便更好地分析聚合物合金性能。

1.海岛结构(单相连续结构)

聚合物合金中只有一种组分或一相是连续相(基体),而另外的组分以分散相(微区)的形式分布于基体中,似海洋中分散着的小岛,这种相态结构俗称海岛结构,也称单相连续结构。海岛结构是不相容聚合物合金最常见的相态结构。通过机械共混方法得到的高分子合金大多为此类结构。一般情况下,含量较大的组分构成连续相,含量较小的组分构成分散相。

单相连续结构又因分散相相畴的形状、大小以及与连续相结合情况的不同而表现为多种形式。

呈球粒状均匀分布 为胞状结构或香肠状结构

浅析聚合物合金的相态结构

分散相为片层状 分散相呈不规则形状

浅析聚合物合金的相态结构

2.相互贯穿的两相连续形态结构

顺式-聚丁二烯/聚苯乙烯(24/50IPN电镜照片,黑色部分为聚丁二烯。

浅析聚合物合金的相态结构

相互贯穿的两相连续形态结构是一种特殊的两相结构体系,AB两种聚合物是分相的,但这两相又都是连续的。典型例子是互穿网络聚合物(IPN)。在IPN中两种聚合物网络相互贯穿,使得整个共混物成为一个交织网络。

3.两相交错层状结构

S/B40/60SBS嵌段共聚物的透射电镜照片

两相交错层状结构中没有一相形成贯穿整个试样的连续相,而且两相相互交错形成层状排列,难以区分连续相和分散相。

浅析聚合物合金的相态结构

4.含有结晶组分的相态结构(需考虑晶态的分布)

当共混物中有一个组分是结晶的或两个组分都是结晶的时,会有多种不同的相态结构。这里叙述了常见的一些类型。

晶态/非晶态聚合物共混体系的形态结构示意图

浅析聚合物合金的相态结构

晶粒分散在非晶态介质中;(b)球晶分散在非晶态介质中;(c)非晶态分散在球晶中;(d) 非晶态形成较大的微区分布在球晶中。例如PMMAPDVFPPO/全同立构PS以及PSPEO属于这种类型。

晶态/晶态聚合物共混体系的形态结构示意图

浅析聚合物合金的相态结构

(a)一种小晶粒分散于另一种变为非晶相的相区中;(b)两种小晶粒分散于非晶相的相区中;(c) 两种大晶粒分散于非晶相中;(d) 球晶和晶粒分散于非晶区中;(e)分别形成两种不同的球晶;(f) 共同生成混合型球晶。例如PET/PBTPE/PP等共混体系均属于这一类。

对于聚合物合金,过分相容,形成均相的相态可能性能不一定很好,而双相连续结构的相态可以充分发挥各自聚合物的优势,制备的合金性能优异,但是相态制备窗口较窄,特定条件下才能得到。海岛相态结构中,一定程度的细化分散相,使两相之间的界面接触面积增大,或者增加界面层的厚度和黏合力,也有利于合金性能的提高。

聚合物合金相态结构的形成受多种因素影响,例如各自组分本身性能,组分比,制备方法,相容性的影响,工艺条件的影响,设备的影响等。一般来说比较简便的方法是通过加入相容剂来改善各种组分之间的相容性,一定程度上调节聚合物合金的相态,进而得到优异的聚合物合金。(来源:相容化技术论坛•佳易容,回复“佳易容”即可关注)


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作者 ab