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對聚合物合金來說,其相態(tài)結構對材料性能有著直接的影響。同樣的組成,聚合物合金的相態(tài)可以相差很大,性能也會有很大差別。在這里,圖文并茂地簡述了聚合物合金的不同相態(tài)類型,以便更好地分析聚合物合金性能。
1.海島結構(單相連續(xù)結構)
聚合物合金中只有一種組分或一相是連續(xù)相(基體),而另外的組分以分散相(微區(qū))的形式分布于基體中,似海洋中分散著的小島,這種相態(tài)結構俗稱海島結構,也稱單相連續(xù)結構。海島結構是不相容聚合物合金最常見的相態(tài)結構。通過機械共混方法得到的高分子合金大多為此類結構。一般情況下,含量較大的組分構成連續(xù)相,含量較小的組分構成分散相。
單相連續(xù)結構又因分散相相疇的形狀、大小以及與連續(xù)相結合情況的不同而表現(xiàn)為多種形式。
呈球粒狀均勻分布 為胞狀結構或香腸狀結構
分散相為片層狀 分散相呈不規(guī)則形狀
2.相互貫穿的兩相連續(xù)形態(tài)結構
順式-聚丁二烯/聚苯乙烯(24/50)IPN電鏡照片,黑色部分為聚丁二烯。
相互貫穿的兩相連續(xù)形態(tài)結構是一種特殊的兩相結構體系,A、B兩種聚合物是分相的,但這兩相又都是連續(xù)的。典型例子是互穿網(wǎng)絡聚合物(IPN)。在IPN中兩種聚合物網(wǎng)絡相互貫穿,使得整個共混物成為一個交織網(wǎng)絡。
3.兩相交錯層狀結構
S/B≈40/60的SBS嵌段共聚物的透射電鏡照片
兩相交錯層狀結構中沒有一相形成貫穿整個試樣的連續(xù)相,而且兩相相互交錯形成層狀排列,難以區(qū)分連續(xù)相和分散相。
4.含有結晶組分的相態(tài)結構(需考慮晶態(tài)的分布)
當共混物中有一個組分是結晶的或兩個組分都是結晶的時,會有多種不同的相態(tài)結構。這里敘述了常見的一些類型。
晶態(tài)/非晶態(tài)聚合物共混體系的形態(tài)結構示意圖
晶粒分散在非晶態(tài)介質中;(b)球晶分散在非晶態(tài)介質中;(c)非晶態(tài)分散在球晶中;(d) 非晶態(tài)形成較大的微區(qū)分布在球晶中。例如PMMA/PDVF、PPO/全同立構PS以及PS/PEO屬于這種類型。
晶態(tài)/晶態(tài)聚合物共混體系的形態(tài)結構示意圖
(a)一種小晶粒分散于另一種變?yōu)榉蔷嗟南鄥^(qū)中;(b)兩種小晶粒分散于非晶相的相區(qū)中;(c) 兩種大晶粒分散于非晶相中;(d) 球晶和晶粒分散于非晶區(qū)中;(e)分別形成兩種不同的球晶;(f) 共同生成混合型球晶。例如PET/PBT,PE/PP等共混體系均屬于這一類。
對于聚合物合金,過分相容,形成均相的相態(tài)可能性能不一定很好,而雙相連續(xù)結構的相態(tài)可以充分發(fā)揮各自聚合物的優(yōu)勢,制備的合金性能優(yōu)異,但是相態(tài)制備窗口較窄,特定條件下才能得到。海島相態(tài)結構中,一定程度的細化分散相,使兩相之間的界面接觸面積增大,或者增加界面層的厚度和黏合力,也有利于合金性能的提高。
聚合物合金相態(tài)結構的形成受多種因素影響,例如各自組分本身性能,組分比,制備方法,相容性的影響,工藝條件的影響,設備的影響等。一般來說比較簡便的方法是通過加入相容劑來改善各種組分之間的相容性,一定程度上調節(jié)聚合物合金的相態(tài),進而得到優(yōu)異的聚合物合金。(來源:相容化技術論壇?佳易容,回復“佳易容”即可關注)
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