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聚合物共混物界而层的性质


化学先生 / 2019-09-12

     (1) 两相之间的黏合   就两相之间的黏合力面言,界面层有两种基本类型:第一类是两相之间由化学键结合,例如接枝和嵌段共聚物的情况;第二类是两相之间仅靠次价力作用而结合,如一般机械法共混物。


    关于两种聚合物之间的次价力结合,普遍接受的是洞湿接触理论和扩散理论。根据润湿接触理论,粘接强度主要决定于界面张力,界面张力越小,粘接强度越大。根据扩散理论,粘接强度主要决定于两种聚合物之间的互溶性,互溶性越大,粘接强度越高。当然为使两种聚合物大分子链能相互护散,温度必须在Tg以上。

    事实上这两种理论是内在统一的,只是处理问题的方法不同而已。界面张力与溶解度参数之差的平方成正比,所以互溶性好时,界面张力也必然小。

    (2) 界面层大分子链的形态   如图3-20所示,在界面层大分子尾端的浓度要比本体高,即链喘向界面集中。链端倾向垂直于界面取向,而大分子链整体则大致平行于界面取向。

    (3) 界面层分子量分级的效应研究证明, 若聚合物分子量分布较宽,则低分子量部分向界面区集中,产生分子量分级效应。这是由于分子量较低时,聚合物互溶性较大之故。

    (4)密度及扩散系数 界面层聚合物密度可能增大亦可能减小,这取决于两相之间的相互作用力的大小。当存在化学键作用和强的相互吸引力时,界面层密度会比本体大:若无这种作用,则界面层密度比本体要小。两相之间只存在次价力的情况,一般界面层的密度要比本体小。这时,界面层的自由体积分数增大。虽然自由体积分数增加的值不很大,但却使护散系数提高3个数量级。

    (5)其他添加剂若在 共混体系中还有其他添加剂,那么这些添加剂在两聚 合物本体相和界面层中的分配- 股也不相同,具有表面活性的添加剂、增容剂以及表面活性杂质等会向界面集中。

    如上所述,界面层的力学松弛性能与本体相是不同的。界面层及其所占的体积分数对共混物的性能有显著影响。这也是相畴尺寸对共混物性能有明显影响的原因。研究证实, 界面层的玻璃化温度介于两聚合物纯组分玻璃化温度之间。随着相畴尺寸的减小,界面所占体积分数增大,作为第E相的玻璃化转变也越明显。

    总之,无论就组成而言,还是就结构与性能而言,界面层都可视之为介于两种聚合物组分单独相之间的第三相。

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