第7章 共混和复合材料.ppt

第七章高分子共混和复合材料
复合材料:由两种或两种以上异质、异形、异性的材料复合形成的新型材料
一般由基体组元与增强体或功能组元所组成。
复合材料特点:可设计性
即通过对原材料的选择、各组分分布设计和工艺条件的保证等,使原组分材料优点互补,因而呈现出出色的综合性能。
概述
聚
合
物
基
复
合
材
料
金
属
基
复
合
材
料
陶
瓷
基
复
合
材
料
碳
基
复
合
材
料
水
泥
基
复
合
材
料
复合材料
概述
概述
高分子新材料的研发途径:
(1)合成新的高分子材料(早期的主要手段)
(2)优化现有的高分子材料(即高分子材料的改性)
共混——聚合物-聚合物体系
复合——聚合物-无机物体系
改性的手段——共混和复合
根据高分子材料的结构-形态-加工-性能之间的关系,综合运用各种化学或物理方法,设计和控制多相和多组分的高分子共混材料和复合材料。
高分子共混材料
高分子材料开发早期,主要精力放在新型聚合物品种的研发上;
迄今,聚合物品种达几千种,但最多只有1%具有应用价值;
在已有的聚合物品种基础之上,采用简单的工艺过程,制备出共混高聚物,显示出了特有的优越性。
如ABS 树脂:“坚韧、质硬、刚性”:
A:耐化学腐蚀; B:极好的韧性; S:刚性和良好的加工性能
物理共混: 机械共混
溶液共混
乳液共混

化学共混:接枝共聚(ABS、HIPS)
嵌段共聚(SBS)

高分子共混材料的相容性
两种高分子掺和在一起能不能混合?混合的程度如何?必须考虑高分子的相容性问题。
ΔG = ΔH - T ΔS
绝大多数高分子共混物难以达到分子水平的相容(完全相容),而得到非均相结构(两相结构)。
高分子分子量很大——混合时ΔS 很小
混合过程一般为吸热( ΔH>0)——ΔH 为正值
分子水平相容——ΔG<0
相容性的判断:
两种聚合物的溶度参数(δA、δB)
ΔH ∝(δA-δB)2 , ΔH 愈小, 有利ΔG < 0
从薄膜的透明性进行判断
均相体系——透明非均相体系——不透明
采用电子显微镜直接观察分散相的尺寸及其分布
相容性的判断:
Tg
当μ(φ)=1时,Tg1=Tg2,共混物完全相容;
当μ(φ)=0时,共混物完全不相容;
当0<μ(φ)<1时,共混物部分相容。
完全相容
完全不相容
高分子共混材料的相容性决定着两相的分散程度。
相容性太差,两种高分子混合程度很差,材料呈现宏观的相分离,出现分层现象,很少有实用价值;
分子水平的相容,只用一个Tg,意义不大。
而部分相容(相容性适中)的共混高聚物往往能体现均聚物各自的特点。