什么是聚合物之間的相容性
化學先生 / 2019-09-09
聚合物之間的互溶性(misibiliy 亦稱相容性，與低分子物中溶解度(sotubliy)相對應，是指聚合物之間熱力學上的相互溶解性。
聚合物之間的混溶性Ccompatbility)則是起源于乳液體系各組分相容的概念，是指聚合物之間容易相互分散而制得性能良好、結構穩(wěn)定的共混物的能力，是聚合物共混工藝性能的種表達形式。
相容性與混溶性并不完全一致， 例如兩種聚合物熔體的黏度比與熱力學相容性并無直接關系，但對混溶性卻是很重要的參數(shù)。因此，前者也稱為熱力學相容性(thermodynamic compatibil-ty)，后者則稱為工藝相容性(technologic compatiblity) 或工程相容性(engineeringcompatiblity),不過，總的來說，聚合物之間良好的互溶性是良好的相容性的基礎。
聚合物之間究 竟達到什么程度上的混合才算是熱力學相容?回答這個問題比小分子的溶解性要復雜得多。
當前一個突出問題是相容性的實驗判據(jù)不夠明確。目前，無論在科學研究中還是工程應用上，普避采用測定玻璃化轉變溫度(Tg)的方法來判別聚合物之間的相容性。若實驗測得共混物有兩個Te,可認定共混物是不相容體系；但如果只測得一個Tg,是否真正相容尚很難下結論，這就涉及聚合物之間相容性的判別標準。如果用小分子溶解性的標準來衡量，聚合物間應達到鏈節(jié)水平的隨意混合才能稱得上真正的互溶，因為鏈節(jié)與小分子尺寸相當。而事實上，Tg只反映了聚合物鏈段的運動特征。因此通常把聚合物之間在鏈段級上的混合就稱為相容，即混合的基本單元是鏈段。只要測定的精確度達到和鏈段尺寸相當，該方法就可用來判別聚合物間的相容性。用玻璃化溫度法測定相容性，正是基于這個認識。因此，從事工程技術方面的人認為，共混體系中微區(qū)尺寸小于10~15nm (相當于鏈段的尺)就認為是相容體系。但對基礎理論研究來說，這樣的相容“尺度”似乎太大了。隨著近代測試技術的發(fā)展，現(xiàn)在已能測出2~4nm分散相微區(qū)的存在，相容的判定“尺度”也將會變小。因此，聚合物共混物相容性判據(jù)問題的真正解決，還有待實驗技術的進一步發(fā)展，至今尚無明確的判別標準。正是由于各種測試方法對特定對象的“尺度”理解不同，所以有時對同一個秀混體系的相容性用不同的測定方法會有不同的結論。
兩種聚合物共混從熱力學相容到宏觀上兩者完全分離、析出，這之間還有著相容程度的概念，并不像低分子溶質(zhì)溶劑混合那么簡單明確。很多具有兩相結構的聚合物共混物，它們是熱力學不相容體系，但又不是兩種聚合物完全分離的體系，而是一種聚合物以微區(qū)形式均勻分散于另一種聚合物的基體中，這樣的共混物在兩相界面存在著過渡層(兩種聚合物分子共存)。也可以說，在過渡層的小范圍內(nèi)兩種分子是相容的，而整個共混物又是分相的，所以也稱這類共混物具有一定程度的相容。大部分聚合物共混物都是這種有一定程度相容的共混體系。它們在動力學上是相對穩(wěn)定的，在使用過程中不會發(fā)生分離現(xiàn)象;具有這種意義上的相容性即為工藝相容性。它著重從工藝的角度評價兩種聚合物的可混程度、均句分股性和宏觀穩(wěn)定性。一般情況下， 符合工藝相容性要求的共混體系，其力學性能都較原聚合物有所改進。
此外，也可以共混物力學性能改進的程度來評價相容性，把共混后力學性能獲得明顯改進的體系，稱為力學相容體系、實際上，工藝相容和力學相容，兩者設有實質(zhì)性的區(qū)別，只是從不同的角度考虛需要注意的是，通常評價共混體系的相容性，有相容性好或相容性差的說法，多數(shù)是指力學相容性成工藝相容性面言。
還應指出，不能把強化共混操作或延長共混時間看作是改變聚合物之間相容性的方法，這些措施只能滿足兩種聚合物充分混合的條件，而不可能使不相容體系轉變成相容體系。側如PS和PMMA進行熔融共混，不管混練時間多長，共混的強度多大，其產(chǎn)物總是不相容的；面PS和PPO共混，即使所用混合器的轉速再慢，共混后存放時間再長，最終產(chǎn)物仍是均相聚合物共混物，因為相容性是由聚合物的熱力學性決定的，除非采用特殊措施，相容性是不可改變的。
聚合物之間的互溶性是選擇適宜共混方法的重要依據(jù)， 也是決定共混物形志結構和性能的關鍵因素之一。
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