第四章聚合物共混物的制备 及设备
第四章聚合物共混物的制备 及设备
4.1聚合物共混物的制备
2 4.1 聚合物共混物的制备
4.1.1聚合物共混技术的发展进程 第一代 第二代 第三代 ~1950 19501970 1970~ 1985 经验 科学设计 相容剂技术 单纯的共混 接枝技术 PN技术 聚合物合金 技术 多层乳液技术 动态硫化技术 化技术的复 分子复合技术 合化技术
3 4.1.1 聚合物共混技术的发展进程 第一代 第二代 第三代 ~1950 1950~1970 1970~ 1985~ 经验 科学设计 单纯的共混 技术 接枝技术 多层乳液技术 相容剂技术 IPN技术 动态硫化技术 分子复合技术 聚合物合金 化技术的复 合化技术
4.1.2物理共混法 ~物理共混法是制备聚合物共混物的各种方法中应 用最广的。 ·共混过程中各组分的基本单元组成没有本质变化 ÷包括分布混合作用和分散混合作用
4 4.1.2 物理共混法 ❖ 物理共混法是制备聚合物共混物的各种方法中应 用最广的。 ❖ 共混过程中各组分的基本单元组成没有本质变化 ❖ 包括分布混合作用和分散混合作用
机械共混法混合过程包 括分布混合作用和分散混合 作用两方面含义。 分布混合作用指不同组分 分布混合作用示意图 相互分散到对方所占据的空 间中，即两种组分所占空间 的最初分布情况发生变化； 分散混合作用则指参与混 合的组分发生颗粒尺寸减小， 极端情况达到分子程度的分 3 散。 分散混合作用示意图：(1)分散前 (2)颗粒减小(3)分子分散
5 分布混合作用示意图 分散混合作用示意图:（1）分散前 （2）颗粒减小 （3）分子分散 机械共混法混合过程包 括分布混合作用和分散混合 作用两方面含义。 分布混合作用指不同组分 相互分散到对方所占据的空 间中，即两种组分所占空间 的最初分布情况发生变化； 分散混合作用则指参与混 合的组分发生颗粒尺寸减小， 极端情况达到分子程度的分 散。 (1) (2) (1) (2) (3)
物理法共混过程原理 ·物料的混合过程通常依靠扩散、对流和剪切三种作用来完成。 。参与混合各组分在不同区域的浓度差是扩散作用的推动力，各 组分的微粒总是从其浓度较高的区域向浓度低的区域迁移。对 流作用是各种物粉在空间位置上相互变换。剪切作用是利用剪 切力，促使物料颗粒产生变形（偏转与拉长）以致破碎分散。 剪切变形 敲碎 凝聚 凝聚 共混过程中粒子分散作用示意图
6 ❖ 物料的混合过程通常依靠扩散、对流和剪切三种作用来完成。 ❖ 参与混合各组分在不同区域的浓度差是扩散作用的推动力，各 组分的微粒总是从其浓度较高的区域向浓度低的区域迁移。对 流作用是各种物粉在空间位置上相互变换。剪切作用是利用剪 切力，促使物料颗粒产生变形（偏转与拉长）以致破碎分散。 共混过程中粒子分散作用示意图 物理法共混过程原理 剪切变形 敲碎 凝聚 凝聚
>大多数聚合物共混物均可用机械共混法制备。此法依 靠各种聚合物混合、捏合及混炼设备实现。在混合、捏合 和混炼操作中，通常仅有物理变化。 >有时，由于强烈的机械剪切作用使一部分聚合物发生降 解、产生大分子自由基，继而形成少量接枝或嵌段共聚物， 这种伴随有化学变化的机械共混可称为物理化学共混法
7 ➢ 大多数聚合物共混物均可用机械共混法制备。此法 依 靠各种聚合物混合、捏合及混炼设备实现。在混合、捏合 和混炼操作中，通常仅有物理变化。 ➢ 有时，由于强烈的机械剪切作用使一部分聚合物发生降 解、产生大分子自由基，继而形成少量接枝或嵌段共聚物， 这种伴随有化学变化的机械共混可称为物理化学共混法
影响物理法共混体系相畴尺寸的因素 界面张力 ·界面张力是分散相粒子发生聚集的根本驱动力 ·增容剂处于界面，会在每一相之间编织成网状结构，将两 组分固定在一起。 界面改性在降低分散相尺寸的同时，使粒子尺寸分布变窄。 。对增容体系而言，界面改性剂对分散相尺寸的影响甚至明 显超过了粘度比的影响
8 影响物理法共混体系相畴尺寸的因素 ❖ 界面张力是分散相粒子发生聚集的根本驱动力 ❖ 增容剂处于界面，会在每一相之间编织成网状结构，将两 组分固定在一起。 ❖ 界面改性在降低分散相尺寸的同时，使粒子尺寸分布变窄。 ❖ 对增容体系而言，界面改性剂对分散相尺寸的影响甚至明 显超过了粘度比的影响。 界面张力
组成 ·聚集发生的程度与分散相的体积份数对应 ÷提高分散相的浓度，由于聚集现象，会导致分散相粒 子的尺寸增大。 ÷聚集的程度以及分散相在平衡态的尺寸很大程度上取 决于不相容聚合物对之间的界面张力
9 组成 ❖ 聚集发生的程度与分散相的体积份数对应 ❖ 提高分散相的浓度，由于聚集现象，会导致分散相粒 子的尺寸增大。 ❖ 聚集的程度以及分散相在平衡态的尺寸很大程度上取 决于不相容聚合物对之间的界面张力
剪切应力 ÷剪切应力的提高有利于降低分散相的尺寸 ·增大剪切力则使分散相发生更大的形变，最终可 以形成纤维状的分散相 ·若需剪切应力对分散相的尺寸起主要的控制作用 并超过粘度比的影响，可能需要很大的剪切应力
10 剪切应力 ❖ 剪切应力的提高有利于降低分散相的尺寸 ❖ 增大剪切力则使分散相发生更大的形变，最终可 以形成纤维状的分散相 ❖ 若需剪切应力对分散相的尺寸起主要的控制作用 并超过粘度比的影响，可能需要很大的剪切应力