第七章多組分聚合物的其他特性

1、第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 7.1 多組分聚合物的透過性多組分聚合物的透過性 當(dāng)聚合物薄膜兩邊的氣壓不等時(shí)，氣體分子從壓當(dāng)聚合物薄膜兩邊的氣壓不等時(shí)，氣體分子從壓力大的一邊向壓力小的一邊擴(kuò)散，稱為聚合物的透氣力大的一邊向壓力小的一邊擴(kuò)散，稱為聚合物的透氣性。薄膜兩邊為濃度不同的溶液，分子從濃度高的一性。薄膜兩邊為濃度不同的溶液，分子從濃度高的一邊向濃度低的一邊擴(kuò)散，則稱為聚合物的可滲性。邊向濃度低的一邊擴(kuò)散，則稱為聚合物的可滲性。 聚合物的透氣性和可滲性具有很大的實(shí)用意義，聚合物的透氣性和可滲性具有很大的實(shí)用意義，在薄膜包裝、提純、分離、污水凈化及醫(yī)學(xué)方面都有在薄

2、膜包裝、提純、分離、污水凈化及醫(yī)學(xué)方面都有重要的應(yīng)用。重要的應(yīng)用。 第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 例如，利用化學(xué)位差、電位差等為推動力，通過例如，利用化學(xué)位差、電位差等為推動力，通過高分子薄膜對多組分的溶質(zhì)、溶劑進(jìn)行分離、提純和高分子薄膜對多組分的溶質(zhì)、溶劑進(jìn)行分離、提純和富集的方法，統(tǒng)稱膜分離法。近年來，膜分離技術(shù)已富集的方法，統(tǒng)稱膜分離法。近年來，膜分離技術(shù)已成為聚合物科學(xué)領(lǐng)域中非常引人矚目的發(fā)展方向，有成為聚合物科學(xué)領(lǐng)域中非常引人矚目的發(fā)展方向，有著十分廣泛的應(yīng)用前景。如離子交換膜在海水淡化和著十分廣泛的應(yīng)用前景。如離子交換膜在海水淡化和海水濃縮制鹽方面已達(dá)到

3、工業(yè)應(yīng)用的水平。超過濾膜海水濃縮制鹽方面已達(dá)到工業(yè)應(yīng)用的水平。超過濾膜在人工腎及人造心臟起博器等方面，都顯示了很好的在人工腎及人造心臟起博器等方面，都顯示了很好的應(yīng)用效果。應(yīng)用效果。第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 用作高分子分離膜的材料，除了應(yīng)具有較高的機(jī)用作高分子分離膜的材料，除了應(yīng)具有較高的機(jī)械強(qiáng)度外，要求材料有較高的選擇滲透性和較大的透械強(qiáng)度外，要求材料有較高的選擇滲透性和較大的透過速率。單一組分聚合物薄膜有時(shí)難以滿足多方面的過速率。單一組分聚合物薄膜有時(shí)難以滿足多方面的綜合要求，而多組分聚合物用于這種分離技術(shù)，往往綜合要求，而多組分聚合物用于這種分離技術(shù)，往往

4、顯示出比均聚物更大的優(yōu)勢。顯示出比均聚物更大的優(yōu)勢。 例如采用三醋酸纖維素和二醋酸纖維素制得的共例如采用三醋酸纖維素和二醋酸纖維素制得的共混物隔膜，用于海水淡化，單程處理可除鹽混物隔膜，用于海水淡化，單程處理可除鹽99.9；聚乙烯吡咯烷酮與聚氨酯共混制得的滲析膜其滲析速聚乙烯吡咯烷酮與聚氨酯共混制得的滲析膜其滲析速率比一般的玻璃紙滲析膜滲透速率大一倍左右。率比一般的玻璃紙滲析膜滲透速率大一倍左右。 第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 因此，采用共混技術(shù)改善聚合物材料的透氣性和因此，采用共混技術(shù)改善聚合物材料的透氣性和可滲性，已成為多組分聚合物研究中的一個(gè)重要方可滲性，已成

5、為多組分聚合物研究中的一個(gè)重要方面。面。 同時(shí)，共混物的透過性與共混物的形態(tài)結(jié)構(gòu)密切同時(shí)，共混物的透過性與共混物的形態(tài)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，因此研究共混物的透氣性和可滲性也是了解共相關(guān)，因此研究共混物的透氣性和可滲性也是了解共混物形態(tài)結(jié)構(gòu)的重要方法?；煳镄螒B(tài)結(jié)構(gòu)的重要方法。第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 7.1.1 多組分聚合物的透氣性多組分聚合物的透氣性7.1.1.1 共混物的透氣性共混物的透氣性 氣體透過高聚物主要是經(jīng)由無定形區(qū)實(shí)現(xiàn)的，晶氣體透過高聚物主要是經(jīng)由無定形區(qū)實(shí)現(xiàn)的，晶區(qū)是不透氣的。而對于對于共混物來說，氣體的穿透區(qū)是不透氣的。而對于對于共混物來說，氣體的穿透主

6、要發(fā)生在連續(xù)相中，分散相微區(qū)的存在使氣體分子主要發(fā)生在連續(xù)相中，分散相微區(qū)的存在使氣體分子的穿透途徑變得曲折，因此增加了路程長度，導(dǎo)致透的穿透途徑變得曲折，因此增加了路程長度，導(dǎo)致透氣性下降。氣性下降。第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 氣體分子穿透途徑曲折的程度與分散相的形態(tài)有氣體分子穿透途徑曲折的程度與分散相的形態(tài)有關(guān)。表征穿透曲折程度的因子為關(guān)。表征穿透曲折程度的因子為，它是氣體分子實(shí)，它是氣體分子實(shí)際穿透路程長度與試樣厚度的比值。際穿透路程長度與試樣厚度的比值。 前人已經(jīng)總結(jié)出很多經(jīng)驗(yàn)公式來描述前人已經(jīng)總結(jié)出很多經(jīng)驗(yàn)公式來描述與分散相與分散相形狀間的關(guān)系。形狀間的

7、關(guān)系。 當(dāng)分散相為球形顆粒時(shí)：當(dāng)分散相為球形顆粒時(shí)：其中其中d為分散相的體積分?jǐn)?shù)。為分散相的體積分?jǐn)?shù)。d2117-1第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 分散相為片狀時(shí)，當(dāng)薄片平行于試樣表面，有如分散相為片狀時(shí)，當(dāng)薄片平行于試樣表面，有如下關(guān)系：下關(guān)系： 式中，式中，L為薄片的長度（寬度設(shè)為為薄片的長度（寬度設(shè)為1mm），），b為為薄片的厚度薄片的厚度 。 若薄片垂直于試樣表面，則：若薄片垂直于試樣表面，則： 共混物的擴(kuò)散系數(shù)共混物的擴(kuò)散系數(shù)Pc和和的關(guān)系可按下式估算：的關(guān)系可按下式估算：式中式中Pm和和m m是連續(xù)相的擴(kuò)散系數(shù)和體積分?jǐn)?shù)。是連續(xù)相的擴(kuò)散系數(shù)和體積分?jǐn)?shù)。 d

8、)L/2b1 （d)b/2L1 （mmcPP 7-27-37-4第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 將式（將式（7-2）和（）和（7-3）代入（）代入（7-4），得共混物擴(kuò)），得共混物擴(kuò)散系數(shù)的下限和上限值：散系數(shù)的下限和上限值： 若若Lb，由（，由（7-5）和（）和（7-6）分別可得：）分別可得： 分散相為球形時(shí)：分散相為球形時(shí)：mdmcPb/2L)(1P7-6mmcPP mdmcP1/21P7-7mdmcPL/2b)(1P7-50 Pc第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 對實(shí)際的聚合物共混物，分散相對透氣性的貢獻(xiàn)對實(shí)際的聚合物共混物，分散相對透氣

9、性的貢獻(xiàn)是不能忽略的，有時(shí)甚至還很大，這時(shí)可用串聯(lián)和并是不能忽略的，有時(shí)甚至還很大，這時(shí)可用串聯(lián)和并聯(lián)組合模型來估算其聯(lián)組合模型來估算其Pc：mmddcPPP17-8串聯(lián)串聯(lián)并聯(lián)并聯(lián)mmddcPPP7-9第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 由于連續(xù)相對共混物的透氣性起主導(dǎo)作用，當(dāng)擴(kuò)由于連續(xù)相對共混物的透氣性起主導(dǎo)作用，當(dāng)擴(kuò)散系數(shù)較大的組分為連續(xù)相時(shí)，共混物的散系數(shù)較大的組分為連續(xù)相時(shí)，共混物的Pc接近于式接近于式7-9（并聯(lián)）的計(jì)算值；當(dāng)擴(kuò)散系數(shù)較小的組分為連（并聯(lián)）的計(jì)算值；當(dāng)擴(kuò)散系數(shù)較小的組分為連續(xù)相時(shí)，續(xù)相時(shí)，Pc則接近于式則接近于式7-8（串聯(lián)）的計(jì)算值。（串聯(lián)）

10、的計(jì)算值。 當(dāng)兩種組分完全互溶形成均相體系時(shí)，共混物擴(kuò)當(dāng)兩種組分完全互溶形成均相體系時(shí)，共混物擴(kuò)散系數(shù)一般符合以下關(guān)系式：散系數(shù)一般符合以下關(guān)系式：BBAAclnPlnPlnP7-10第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 聚合物透氣性的具體應(yīng)用中最引人注目的是富氧聚合物透氣性的具體應(yīng)用中最引人注目的是富氧膜的研究和應(yīng)用。膜的研究和應(yīng)用。 用聚合物共混物作為富氧膜材料，可以將透氣性用聚合物共混物作為富氧膜材料，可以將透氣性高而選擇性差的材料與透氣性差而選擇性高的材料結(jié)高而選擇性差的材料與透氣性差而選擇性高的材料結(jié)合使用。例如聚二甲基硅氧烷（合使用。例如聚二甲基硅氧烷（PDMS

11、）對空氣有很）對空氣有很高的透氣性，但選擇性不高，強(qiáng)度也不夠理想。通過高的透氣性，但選擇性不高，強(qiáng)度也不夠理想。通過制備以制備以PDMS為軟段、以聚砜（為軟段、以聚砜（PSF）或）或PC為硬段的為硬段的嵌段共聚物，控制兩種嵌段的組成比，可兼顧嵌段共聚物，控制兩種嵌段的組成比，可兼顧O2的透的透過速率和分離效果。過速率和分離效果。 第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 此外，含氟聚合物對氧氣有好的選擇性，但透過此外，含氟聚合物對氧氣有好的選擇性，但透過系數(shù)太小，通過有機(jī)硅和氟碳化合物的等離子體聚系數(shù)太小，通過有機(jī)硅和氟碳化合物的等離子體聚合，可制得氟硅共聚物，復(fù)合膜透氣性能顯

12、著改善。合，可制得氟硅共聚物，復(fù)合膜透氣性能顯著改善。 已經(jīng)證實(shí)，聚二甲基硅氧烷在接枝、嵌段共聚物已經(jīng)證實(shí)，聚二甲基硅氧烷在接枝、嵌段共聚物或共混物中的含量只要在或共混物中的含量只要在60以上（處于連續(xù)相），以上（處于連續(xù)相），其對氧氣的選擇透過性就無大的影響。因此，若選用其對氧氣的選擇透過性就無大的影響。因此，若選用分離系數(shù)高的材料與分離系數(shù)高的材料與PDMS共混，就有可能獲得性能共混，就有可能獲得性能較為理想的富氧膜材料。較為理想的富氧膜材料。第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 7.1.1.2 接枝共聚物的透氣性接枝共聚物的透氣性 擴(kuò)散過程是一個(gè)動力學(xué)過程，因此擴(kuò)散系

13、數(shù)與聚擴(kuò)散過程是一個(gè)動力學(xué)過程，因此擴(kuò)散系數(shù)與聚合物中無定形區(qū)域的形態(tài)，更確切地說與該區(qū)域的自合物中無定形區(qū)域的形態(tài)，更確切地說與該區(qū)域的自由體積和鏈段運(yùn)動密切有關(guān)。由體積和鏈段運(yùn)動密切有關(guān)。 對接枝共聚物而言，由于支鏈的引入，其相態(tài)結(jié)對接枝共聚物而言，由于支鏈的引入，其相態(tài)結(jié)構(gòu)和分子運(yùn)動都有別于原均聚物，因而對氣體的透過構(gòu)和分子運(yùn)動都有別于原均聚物，因而對氣體的透過性也發(fā)生明顯的變化。性也發(fā)生明顯的變化。第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 通常，接枝共聚物中的擴(kuò)散系數(shù)不能簡單地根據(jù)通常，接枝共聚物中的擴(kuò)散系數(shù)不能簡單地根據(jù)無定形區(qū)域中各組分的體積分?jǐn)?shù)用加和性規(guī)律來預(yù)無定

14、形區(qū)域中各組分的體積分?jǐn)?shù)用加和性規(guī)律來預(yù)示，而是必須考慮由接枝引起的聚集態(tài)變化和鏈運(yùn)動示，而是必須考慮由接枝引起的聚集態(tài)變化和鏈運(yùn)動變化所產(chǎn)生的影響。變化所產(chǎn)生的影響。 第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 PE-g-PS共聚物滲透系數(shù)隨接枝程度的變化如圖共聚物滲透系數(shù)隨接枝程度的變化如圖72所示，由于接枝程度的提高，所示，由于接枝程度的提高，PE無定形區(qū)中的無定形區(qū)中的自自由體積逐步減小，導(dǎo)致擴(kuò)散系數(shù)下降。但是，隨著接由體積逐步減小，導(dǎo)致擴(kuò)散系數(shù)下降。但是，隨著接枝程度進(jìn)一步提高，又使結(jié)晶區(qū)域受到破壞，枝程度進(jìn)一步提高，又使結(jié)晶區(qū)域受到破壞，PE的的結(jié)結(jié)晶度下降，晶粒尺寸

15、急劇減小，導(dǎo)致自由體積重又增晶度下降，晶粒尺寸急劇減小，導(dǎo)致自由體積重又增大，因而擴(kuò)散系數(shù)隨接枝度進(jìn)一步增大而又顯著增大。大，因而擴(kuò)散系數(shù)隨接枝度進(jìn)一步增大而又顯著增大。第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 因此，通過控制共聚物的接枝程度，可獲得較高因此，通過控制共聚物的接枝程度，可獲得較高的擴(kuò)散系數(shù)。同時(shí)剛性支鏈的擴(kuò)散系數(shù)。同時(shí)剛性支鏈PS引入分散相微區(qū)，有利引入分散相微區(qū)，有利于提高薄膜材料的機(jī)械強(qiáng)度。所以，接枝共聚物被廣于提高薄膜材料的機(jī)械強(qiáng)度。所以，接枝共聚物被廣泛用作氣體分離膜材料。泛用作氣體分離膜材料。圖圖7-2 聚乙烯接枝聚苯乙烯薄膜的聚乙烯接枝聚苯乙烯薄膜的

16、擴(kuò)散系數(shù)隨接枝程度的變化擴(kuò)散系數(shù)隨接枝程度的變化(30)第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 用輻射法制得的苯乙烯在聚乙烯膜上的接枝共聚用輻射法制得的苯乙烯在聚乙烯膜上的接枝共聚物的擴(kuò)散系數(shù)與組成體積分?jǐn)?shù)的關(guān)系如圖物的擴(kuò)散系數(shù)與組成體積分?jǐn)?shù)的關(guān)系如圖73所示。所示。圖圖73 接枝共聚物中聚苯乙烯體積接枝共聚物中聚苯乙烯體積分?jǐn)?shù)與擴(kuò)散系數(shù)的關(guān)系（分?jǐn)?shù)與擴(kuò)散系數(shù)的關(guān)系（30）第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 接枝過程中，苯乙烯單體進(jìn)入無定形區(qū)域并接枝接枝過程中，苯乙烯單體進(jìn)入無定形區(qū)域并接枝在大分子自由基上。這樣，聚苯乙烯支鏈占據(jù)了內(nèi)部在大分子自由基上。

17、這樣，聚苯乙烯支鏈占據(jù)了內(nèi)部原先的空穴，使自由體積減少。同時(shí)接枝的大分子活原先的空穴，使自由體積減少。同時(shí)接枝的大分子活動能力也受到阻礙。所以隨著接枝程度的提高，擴(kuò)散動能力也受到阻礙。所以隨著接枝程度的提高，擴(kuò)散系數(shù)下降。經(jīng)過一個(gè)最低值后，試樣中晶區(qū)受到破系數(shù)下降。經(jīng)過一個(gè)最低值后，試樣中晶區(qū)受到破壞，產(chǎn)生了新的可供擴(kuò)散的區(qū)域又重新上升。壞，產(chǎn)生了新的可供擴(kuò)散的區(qū)域又重新上升。 第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 從擴(kuò)散活化能的測定結(jié)果來看，也出現(xiàn)由低到從擴(kuò)散活化能的測定結(jié)果來看，也出現(xiàn)由低到高，然后下降的現(xiàn)象，如圖高，然后下降的現(xiàn)象，如圖74所示。所示。 圖圖75給出了

18、晶粒尺寸的測定結(jié)果，可看到隨接給出了晶粒尺寸的測定結(jié)果，可看到隨接枝程度的提高，體系中晶粒尺寸不斷減小。但經(jīng)過最枝程度的提高，體系中晶粒尺寸不斷減小。但經(jīng)過最小值后又上升。顯然，圖小值后又上升。顯然，圖73中擴(kuò)散系數(shù)在后期又重中擴(kuò)散系數(shù)在后期又重新下降，與體系中晶粒尺寸重新變大有關(guān)。新下降，與體系中晶粒尺寸重新變大有關(guān)。第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 圖圖74 Ar在接枝共聚物中的擴(kuò)散活化在接枝共聚物中的擴(kuò)散活化能與能與PS體積分?jǐn)?shù)的關(guān)系（體積分?jǐn)?shù)的關(guān)系（1540）圖圖75 晶粒尺寸與聚苯乙烯體積分?jǐn)?shù)晶粒尺寸與聚苯乙烯體積分?jǐn)?shù)的關(guān)系（在以苯萃取的接枝薄膜中）的關(guān)系（在

19、以苯萃取的接枝薄膜中）第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 但是，從圖但是，從圖73可見，在接枝程度并不高時(shí)，可見，在接枝程度并不高時(shí)，He的擴(kuò)散系數(shù)就隨接枝量的增大而上升。這可能與的擴(kuò)散系數(shù)就隨接枝量的增大而上升。這可能與He的的分子尺寸較小有關(guān)。當(dāng)接枝程度增加時(shí)，鏈段運(yùn)動受分子尺寸較小有關(guān)。當(dāng)接枝程度增加時(shí)，鏈段運(yùn)動受到了阻礙，尺寸較大的分子的擴(kuò)散顯然會受到阻礙，到了阻礙，尺寸較大的分子的擴(kuò)散顯然會受到阻礙，然而相對尺寸小得多的然而相對尺寸小得多的He分子仍能順利地在內(nèi)部通分子仍能順利地在內(nèi)部通過。因此，一開始隨接枝程度的提高，無定形區(qū)域增過。因此，一開始隨接枝程度的提

20、高，無定形區(qū)域增加，加，He的擴(kuò)散系數(shù)就上升。只有當(dāng)接枝明顯影響自由的擴(kuò)散系數(shù)就上升。只有當(dāng)接枝明顯影響自由體積時(shí)，擴(kuò)散才會受阻，擴(kuò)散系數(shù)下降。體積時(shí)，擴(kuò)散才會受阻，擴(kuò)散系數(shù)下降。第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 7.1.2 多組分聚合物的可滲性多組分聚合物的可滲性7.1.2.1共混物的可滲性共混物的可滲性 液體對聚合物共混物的滲透作用和氣體透過的情液體對聚合物共混物的滲透作用和氣體透過的情況基本相似，只是在液體透過薄膜時(shí)，往往會發(fā)生溶況基本相似，只是在液體透過薄膜時(shí)，往往會發(fā)生溶脹作用，使共混物松弛性能有所變化。因此，共聚物脹作用，使共混物松弛性能有所變化。因此，共聚

21、物的滲透系數(shù)對液體的濃度有很大的依賴性。的滲透系數(shù)對液體的濃度有很大的依賴性。第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 聚合物共混物作為液體的分離膜材料顯示出非常聚合物共混物作為液體的分離膜材料顯示出非常優(yōu)良的分離效果。優(yōu)良的分離效果。 目前液體分離的膜材料大多采用共混物薄膜，如目前液體分離的膜材料大多采用共混物薄膜，如聚乙烯吡咯烷酮聚乙烯吡咯烷酮/聚丙烯腈共混膜，聚乙烯醇聚丙烯腈共混膜，聚乙烯醇(PVA)/聚聚砜共混膜等，用作分離水砜共混膜等，用作分離水/乙醇、水乙醇、水/四氫呋喃、水四氫呋喃、水/二二氧六環(huán)等體系，都具有很好的分離效果。氧六環(huán)等體系，都具有很好的分離效果。

22、第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 由聚乙烯醇和聚丙烯酰胺由聚乙烯醇和聚丙烯酰胺丙烯酸鈉共聚物組成丙烯酸鈉共聚物組成的共混物，其水的滲透系數(shù)（對的共混物，其水的滲透系數(shù)（對H2O/C2H5OH體系）體系）比聚乙烯醇還大，并隨共聚物中丙烯酰胺含量增加而比聚乙烯醇還大，并隨共聚物中丙烯酰胺含量增加而增大，這是因?yàn)楣簿畚锉染垡蚁┐几佑H水，導(dǎo)致滲增大，這是因?yàn)楣簿畚锉染垡蚁┐几佑H水，導(dǎo)致滲透系數(shù)增大。研究發(fā)現(xiàn)，這種共混物經(jīng)高能輻射，丙透系數(shù)增大。研究發(fā)現(xiàn)，這種共混物經(jīng)高能輻射，丙烯酰胺發(fā)生交聯(lián)后，分離系數(shù)也顯著增加。而一般情烯酰胺發(fā)生交聯(lián)后，分離系數(shù)也顯著增加。而一般情況下，

23、滲透系數(shù)增大，往往使分離系數(shù)降低。況下，滲透系數(shù)增大，往往使分離系數(shù)降低。第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 7.1.2.2 接枝共聚物的可滲性接枝共聚物的可滲性 PVA/丙烯腈丙烯腈甲基丙烯酸甲酯（甲基丙烯酸甲酯（PAM）接枝共）接枝共聚物是一種人工腎滲透膜材料。改變聚物是一種人工腎滲透膜材料。改變PVA和和PAM的的質(zhì)量比可使共聚物的滲透性和力學(xué)強(qiáng)度發(fā)生明顯變化，質(zhì)量比可使共聚物的滲透性和力學(xué)強(qiáng)度發(fā)生明顯變化，由表由表71可知，當(dāng)可知，當(dāng)PVA/PAM為為1:1.5時(shí)，滲透性很時(shí)，滲透性很好，但強(qiáng)度不夠高。當(dāng)好，但強(qiáng)度不夠高。當(dāng)PVA/PAM為為1:2時(shí)，薄膜的拉時(shí)，

24、薄膜的拉伸強(qiáng)度、尿酸透過性都有較大提高，但含水率和透水伸強(qiáng)度、尿酸透過性都有較大提高，但含水率和透水性有所降低。性有所降低。第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 表表7-1 PVA/PAM配比對滲透膜性能的影響配比對滲透膜性能的影響PVA/PAM質(zhì)量比質(zhì)量比含水率含水率 /%尿酸滲透常數(shù)尿酸滲透常數(shù)（107cm2/s）水滲透常數(shù)水滲透常數(shù)（107cm2/s）拉伸強(qiáng)度拉伸強(qiáng)度 /MPa延伸率延伸率 /%1:2.5393.339.61981:2507.36.025.42351:1.5695.714.88.7212第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 然而通過

25、改變?nèi)欢ㄟ^改變PAM分散相的結(jié)構(gòu)形態(tài)，滲透性分散相的結(jié)構(gòu)形態(tài)，滲透性可大大提高，而對薄膜的強(qiáng)度無很大影響。例如將可大大提高，而對薄膜的強(qiáng)度無很大影響。例如將PVA/PAM為為l:3的接枝共聚物薄膜置于混合溶劑的接枝共聚物薄膜置于混合溶劑（DMSO/DMF=1:2）中浸泡）中浸泡3min（30）后，用水）后，用水洗除去溶劑。由于溶劑的溶脹作用，使薄膜中的分散洗除去溶劑。由于溶劑的溶脹作用，使薄膜中的分散相微區(qū)成為多孔結(jié)構(gòu)，從而大大提高了液體的滲透相微區(qū)成為多孔結(jié)構(gòu)，從而大大提高了液體的滲透性。透水性和尿酸滲透性可提高性。透水性和尿酸滲透性可提高10倍，而強(qiáng)度僅下降倍，而強(qiáng)度僅下降15%。第七章

26、第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 圖圖78及圖及圖79示出了一些研究的結(jié)果。由圖可示出了一些研究的結(jié)果。由圖可知，選用合適的混合溶劑配比來使分散相多孔化，可知，選用合適的混合溶劑配比來使分散相多孔化，可以做到同時(shí)兼顧膜的強(qiáng)度和滲透性能。以做到同時(shí)兼顧膜的強(qiáng)度和滲透性能。圖圖78 處理處理PVA/PAM接枝膜的接枝膜的溶劑組成對水滲透性的影響溶劑組成對水滲透性的影響PA1，PA2，PA3的的PVA:PAM各為各為1:1、1:2、1:3圖圖7-9 處理處理PVA接枝膜的溶劑組成對尿酸（）接枝膜的溶劑組成對尿酸（）及維生素及維生素B12（）的滲透性的影響（）的滲透性的影響PA1，P

27、A2，PA3的的PVA:PAM各為各為1:1，1:2，1:3)第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 7.2 多組分聚合物的阻隔性多組分聚合物的阻隔性 與金屬和玻璃等傳統(tǒng)包裝材料相比，高分子材料與金屬和玻璃等傳統(tǒng)包裝材料相比，高分子材料具有質(zhì)輕、易成型加工、不易破損等優(yōu)點(diǎn)。但它對氣具有質(zhì)輕、易成型加工、不易破損等優(yōu)點(diǎn)。但它對氣體和有機(jī)溶劑性的阻隔卻相對較差，這極大地限制了體和有機(jī)溶劑性的阻隔卻相對較差，這極大地限制了聚合物包裝材料的應(yīng)用領(lǐng)域。采用聚合物混合技術(shù)，聚合物包裝材料的應(yīng)用領(lǐng)域。采用聚合物混合技術(shù)，利用不同聚合物及其結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行阻隔性改進(jìn)，擴(kuò)大利用不同聚合物及其結(jié)構(gòu)特

28、性進(jìn)行阻隔性改進(jìn)，擴(kuò)大了聚合物在包裝材料領(lǐng)域中的應(yīng)用。了聚合物在包裝材料領(lǐng)域中的應(yīng)用。第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 7.2.1 聚合物的阻隔性聚合物的阻隔性 聚合物的阻隔性是指聚合物制品對小分子氣體和聚合物的阻隔性是指聚合物制品對小分子氣體和液體的屏蔽能力。用于表征聚合物阻隔能力的指標(biāo)為液體的屏蔽能力。用于表征聚合物阻隔能力的指標(biāo)為透過系數(shù)。透過系數(shù)越小，說明其阻隔能力越高。透過系數(shù)。透過系數(shù)越小，說明其阻隔能力越高。 實(shí)際運(yùn)用中最?？紤]的是材料對實(shí)際運(yùn)用中最常考慮的是材料對H2O、CO2、O2、汽油和油脂等小分子的阻隔性。汽油和油脂等小分子的阻隔性。第七章第七章多

29、組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 小分子對聚合物的滲透過程可以分為小分子對聚合物的滲透過程可以分為4 個(gè)階段個(gè)階段: （1）小分子吸附于聚合物表面；）小分子吸附于聚合物表面；（2）小分子溶解于聚合物中；）小分子溶解于聚合物中；（3）小分子以一定的濃度梯度通過聚合物；）小分子以一定的濃度梯度通過聚合物；（4）小分子在聚合物的另一表面解吸。）小分子在聚合物的另一表面解吸。 凡是可以延緩其中任何一個(gè)過程發(fā)生的因素都有凡是可以延緩其中任何一個(gè)過程發(fā)生的因素都有利于提高聚合物的阻隔性。利于提高聚合物的阻隔性。第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 聚合物在一定外界條件下對小分

30、子氣體和液體的聚合物在一定外界條件下對小分子氣體和液體的阻隔能力取決于其分子結(jié)構(gòu)和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)。不同極性阻隔能力取決于其分子結(jié)構(gòu)和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)。不同極性的小分子在不同極性聚合物中的透過情況差異較大。的小分子在不同極性聚合物中的透過情況差異較大。如水分子容易透過具有親水鏈段的聚酰胺（如水分子容易透過具有親水鏈段的聚酰胺（PA）和）和乙烯乙烯-乙烯醇共聚物（乙烯醇共聚物（EVOH），但非極性的苯及汽），但非極性的苯及汽油油等卻難以透過這兩種聚合物。等卻難以透過這兩種聚合物。 第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 反之，苯和汽油等容易透過聚烯烴類非極性聚合反之，苯和汽油等容易透過聚烯

31、烴類非極性聚合物，而水分子卻很難透過該類聚合物。物，而水分子卻很難透過該類聚合物。 此外，聚合物的聚集態(tài)越緊密，越有序，其阻隔此外，聚合物的聚集態(tài)越緊密，越有序，其阻隔性越好。一般來說，結(jié)晶和取向有利于提高聚合物的性越好。一般來說，結(jié)晶和取向有利于提高聚合物的阻隔性。聚萘二甲酸乙二酯（阻隔性。聚萘二甲酸乙二酯（PEN）、乙烯和乙烯醇）、乙烯和乙烯醇的無規(guī)共聚物（的無規(guī)共聚物（EVOH）、聚酰胺（）、聚酰胺（PA）和聚偏氯）和聚偏氯乙乙烯（烯（PVDC）等幾種聚合物因?yàn)榫哂刑厥獾逆湺谓Y(jié)構(gòu)）等幾種聚合物因?yàn)榫哂刑厥獾逆湺谓Y(jié)構(gòu)常被用作阻隔性樹脂。常被用作阻隔性樹脂。第七章第七章多組分聚合物的其他特性

32、多組分聚合物的其他特性 （1）PA PA是使用較多的阻隔性聚合物。日本東洋紡織是使用較多的阻隔性聚合物。日本東洋紡織（Toyobo）、美國）、美國Du Pont 公司、瑞士伊姆士公司和公司、瑞士伊姆士公司和日本宇部興產(chǎn)等公司等相繼開發(fā)了各種高阻隔性的聚日本宇部興產(chǎn)等公司等相繼開發(fā)了各種高阻隔性的聚酰胺樹脂。酰胺樹脂。 高阻隔性聚酰胺具有低溫和高溫使用性能優(yōu)異，高阻隔性聚酰胺具有低溫和高溫使用性能優(yōu)異，力學(xué)性能好，在高溫、高濕度條件下其阻隔性優(yōu)于力學(xué)性能好，在高溫、高濕度條件下其阻隔性優(yōu)于EVOH和和PVDC，以及價(jià)格較低的特點(diǎn)。因此，它作，以及價(jià)格較低的特點(diǎn)。因此，它作為高阻隔性材料越來越得到

33、了廣泛應(yīng)用。為高阻隔性材料越來越得到了廣泛應(yīng)用。第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 （2）EVOH EVOH是乙烯與乙烯醇的無規(guī)共聚物，有較高的是乙烯與乙烯醇的無規(guī)共聚物，有較高的結(jié)晶性，是目前阻隔性最好的一種材料。結(jié)晶性，是目前阻隔性最好的一種材料。 EVOH 樹脂中極性乙烯醇鏈段的存在使得它對烴樹脂中極性乙烯醇鏈段的存在使得它對烴類等非極性溶劑具有良好的阻隔性，而非極性乙烯鏈類等非極性溶劑具有良好的阻隔性，而非極性乙烯鏈段的存在則有助于提高其對水等極性溶劑的阻隔性。段的存在則有助于提高其對水等極性溶劑的阻隔性。因此具有很寬的阻隔范圍。因此具有很寬的阻隔范圍。第七章第七

34、章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 （3）PEN PEN（聚萘二甲酸乙二醇酯）是由萘二甲酸與乙（聚萘二甲酸乙二醇酯）是由萘二甲酸與乙二醇縮聚所得到的聚酯，它與二醇縮聚所得到的聚酯，它與PET 結(jié)構(gòu)類似，但萘環(huán)結(jié)構(gòu)類似，但萘環(huán)是比苯環(huán)更大的共軛分子結(jié)構(gòu)，故分子鏈剛性高，更是比苯環(huán)更大的共軛分子結(jié)構(gòu)，故分子鏈剛性高，更呈平面分布，用作包裝材料中具有以下優(yōu)點(diǎn)：呈平面分布，用作包裝材料中具有以下優(yōu)點(diǎn)： 氣體阻隔性好（約是氣體阻隔性好（約是PET 的的5 倍）；倍）； 能吸收能吸收383nm以下波長的紫外線，可避免因紫以下波長的紫外線，可避免因紫外線輻射引起的食物變質(zhì)；外線輻射引起的食物變質(zhì)

35、；第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高，耐熱性好；玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高，耐熱性好； 耐化學(xué)藥品性好。耐化學(xué)藥品性好。 由于由于PEN所具有的優(yōu)異特性，所具有的優(yōu)異特性， 使其成為各類飲使其成為各類飲料、食品、調(diào)味品、化妝品及藥品等的理想包裝材料。料、食品、調(diào)味品、化妝品及藥品等的理想包裝材料。 與之結(jié)構(gòu)相近的聚萘二甲酸丙二醇酯（與之結(jié)構(gòu)相近的聚萘二甲酸丙二醇酯（PTN）是殼）是殼牌化學(xué)公司開發(fā)的新型聚酯。據(jù)稱，這種牌化學(xué)公司開發(fā)的新型聚酯。據(jù)稱，這種PTN樹脂的樹脂的CO2阻隔性比阻隔性比PET 高高18 倍，比倍，比PEN高高3.5倍。對倍。對O2的阻的阻隔

36、性比隔性比PET高高9 倍，比倍，比PEN 高高1倍。倍。 第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 （4）PVDC 聚偏氯乙烯（聚偏氯乙烯（PVDC）的阻隔性能極佳，具有阻）的阻隔性能極佳，具有阻燃、透明、耐油、耐化學(xué)藥品好的特點(diǎn)。以燃、透明、耐油、耐化學(xué)藥品好的特點(diǎn)。以PVDC為為阻隔樹脂的復(fù)合材料在隔味保香、隔水防潮、隔油防阻隔樹脂的復(fù)合材料在隔味保香、隔水防潮、隔油防透、延長食品貨架壽命等方面具有優(yōu)良性能。如火腿透、延長食品貨架壽命等方面具有優(yōu)良性能。如火腿腸的外包衣主要采用腸的外包衣主要采用PVDC制備。制備。第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性

37、7.2.2 共混聚合物阻隔性共混聚合物阻隔性 最早提出共混聚合物阻隔技術(shù)的是美國最早提出共混聚合物阻隔技術(shù)的是美國DuPont 公司，它于上個(gè)世紀(jì)公司，它于上個(gè)世紀(jì)80 年代初開發(fā)出年代初開發(fā)出Selar RB阻隔性阻隔性樹脂。這是一種樹脂。這是一種PA-6/PA-66層狀結(jié)構(gòu)共混物。層狀結(jié)構(gòu)共混物。 HDPE和和PA共混物是熱力學(xué)不相容體系。當(dāng)分散共混物是熱力學(xué)不相容體系。當(dāng)分散相相PA以層狀薄片的形式分散于連續(xù)相以層狀薄片的形式分散于連續(xù)相HDPE中時(shí)，可中時(shí)，可表現(xiàn)出對氣液小分子良好的阻隔性。目前表現(xiàn)出對氣液小分子良好的阻隔性。目前HDPE/PA共混物已成為最重要的阻隔材料之一。共混物已

38、成為最重要的阻隔材料之一。第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 從阻隔性機(jī)理上看，層狀結(jié)構(gòu)是通過延長滲透分從阻隔性機(jī)理上看，層狀結(jié)構(gòu)是通過延長滲透分子在共混物中的擴(kuò)散路徑來提高阻隔性的。如圖子在共混物中的擴(kuò)散路徑來提高阻隔性的。如圖723 所示，假設(shè)白色代表的連續(xù)相所示，假設(shè)白色代表的連續(xù)相PE，黑色代表層狀，黑色代表層狀分散相分散相PA。當(dāng)小分子進(jìn)入共混物后必須繞過阻隔層。當(dāng)小分子進(jìn)入共混物后必須繞過阻隔層PA，才能繼續(xù)滲透，其滲透路徑大大延長，故在有，才能繼續(xù)滲透，其滲透路徑大大延長，故在有限的時(shí)間內(nèi)小分子滲透率降低。限的時(shí)間內(nèi)小分子滲透率降低。第七章第七章多組分聚合物

39、的其他特性多組分聚合物的其他特性 圖圖723 層狀結(jié)構(gòu)改進(jìn)塑料阻隔性原理示意圖層狀結(jié)構(gòu)改進(jìn)塑料阻隔性原理示意圖第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 7.2.3 影響共混聚合物阻隔性的因素影響共混聚合物阻隔性的因素 聚合物共混物的阻隔性能受材料的組分和加工條聚合物共混物的阻隔性能受材料的組分和加工條件的影響。圖件的影響。圖724以聚烯烴為例說明了層狀共混物以聚烯烴為例說明了層狀共混物的制備過程及其控制要素。的制備過程及其控制要素。 根據(jù)層狀共混的流變學(xué)原理，為了滿足加工時(shí)的根據(jù)層狀共混的流變學(xué)原理，為了滿足加工時(shí)的粘彈性條件，必須對原料的相對分子質(zhì)量及其分布進(jìn)粘彈性條件，必須

40、對原料的相對分子質(zhì)量及其分布進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇。行適當(dāng)?shù)倪x擇。第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 724 聚烯烴層狀共混物制備過程及控制要素聚烯烴層狀共混物制備過程及控制要素第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 一般來說，連續(xù)相組分要選擇熔體流動性較大的一般來說，連續(xù)相組分要選擇熔體流動性較大的原料，而分散相組分則要選擇熔體流動性較小的原料。原料，而分散相組分則要選擇熔體流動性較小的原料。 目前研究最多的層狀共混阻隔體系是目前研究最多的層狀共混阻隔體系是HDPE/PA ,這就是因?yàn)檫@就是因?yàn)镠DPE和和PA的熔體流動性比較匹配，容易的熔體流動性比較匹配，容

41、易控制加工條件的緣故?？刂萍庸l件的緣故。第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 7.2.3.1 相容劑對阻隔性的影響相容劑對阻隔性的影響 對非極性烴類具有較好阻隔性的樹脂，往往具有對非極性烴類具有較好阻隔性的樹脂，往往具有較大的極性，與非極性的聚烯烴相容性不好。因此，較大的極性，與非極性的聚烯烴相容性不好。因此，合適的相容劑及其用量是獲得層狀共混物不可缺少的合適的相容劑及其用量是獲得層狀共混物不可缺少的要素。只有在相容劑比較強(qiáng)烈的增容作用下，共混物要素。只有在相容劑比較強(qiáng)烈的增容作用下，共混物兩相間才具有良好的粘接力，層狀分散形態(tài)才得以充兩相間才具有良好的粘接力，層狀分散形

42、態(tài)才得以充分的穩(wěn)定。分的穩(wěn)定。 第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 相容劑一般采用離子型共聚物和改性聚烯烴接枝相容劑一般采用離子型共聚物和改性聚烯烴接枝共聚物。共聚物。 例如，在制備例如，在制備HDPE/PA層狀共混物時(shí)，不采用層狀共混物時(shí)，不采用相容劑和分別采用馬來酸酐接枝相容劑和分別采用馬來酸酐接枝PE、馬來酸酐接枝、馬來酸酐接枝PP和苯乙烯和苯乙烯/馬來酸酐無規(guī)共聚物為相容劑，二甲苯的馬來酸酐無規(guī)共聚物為相容劑，二甲苯的28天滲透率分別為天滲透率分別為2.35%、0.64%、0.91%和和0.75%?？??？梢姴捎没w樹脂接枝物作為相容劑效果最好。見采用基體樹脂接枝物

43、作為相容劑效果最好。 第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 相容劑的加入量不宜太大，用量太大會使層狀結(jié)相容劑的加入量不宜太大，用量太大會使層狀結(jié)構(gòu)被侵蝕分散而形成構(gòu)被侵蝕分散而形成“海島海島”結(jié)構(gòu)，起不到提高材料結(jié)構(gòu)，起不到提高材料阻隔性的作用。阻隔性的作用。 在研究在研究EVOH/HDPE阻隔材料時(shí)，發(fā)現(xiàn)相容劑的阻隔材料時(shí)，發(fā)現(xiàn)相容劑的加入能有效改變?nèi)垠w粘度比并提高加入能有效改變?nèi)垠w粘度比并提高EVOH的彈性，使的彈性，使之更容易分散于之更容易分散于HDPE 中，并形成層狀分布形態(tài)。但中，并形成層狀分布形態(tài)。但當(dāng)相容劑太多時(shí)，也會造成分散相的熔體彈性太大，當(dāng)相容劑太多時(shí)，

44、也會造成分散相的熔體彈性太大，不利于層狀形態(tài)結(jié)構(gòu)的形成，反而還會使共混體系的不利于層狀形態(tài)結(jié)構(gòu)的形成，反而還會使共混體系的流變性能受到影響。流變性能受到影響。第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 7.2.3.2 兩相熔體粘度比對阻隔性的影響兩相熔體粘度比對阻隔性的影響 研究表明，研究表明，PA-6分散相與分散相與HDPE連續(xù)相之連續(xù)相之間的熔體粘度相差越大，越有利于均勻間的熔體粘度相差越大，越有利于均勻PA-6層狀形態(tài)層狀形態(tài)的形成。因此，要使分散相能以層狀分布在連續(xù)向、的形成。因此，要使分散相能以層狀分布在連續(xù)向、中，分散相的粘度應(yīng)高于連續(xù)相，并且兩相粘度比應(yīng)中，分散相的

45、粘度應(yīng)高于連續(xù)相，并且兩相粘度比應(yīng)足夠大。足夠大。第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 7.2.3.3 成型加工條件對阻隔性的影響成型加工條件對阻隔性的影響（1）加工溫度的影響）加工溫度的影響 聚合物熔體粘度不僅受剪切作用大小的影響，而聚合物熔體粘度不僅受剪切作用大小的影響，而且還依賴于溫度。因此，要保證使分散相的熔體粘度且還依賴于溫度。因此，要保證使分散相的熔體粘度比連續(xù)相高，除了通過選擇合適的共混組分外，合理比連續(xù)相高，除了通過選擇合適的共混組分外，合理的加工溫度也是制取層狀共混物制品的關(guān)鍵。的加工溫度也是制取層狀共混物制品的關(guān)鍵。 第七章第七章多組分聚合物的其他特性多

46、組分聚合物的其他特性 加工溫度的確定主要與阻隔樹脂的種類有關(guān)。如加工溫度的確定主要與阻隔樹脂的種類有關(guān)。如PA-6單獨(dú)作為阻隔材料時(shí)，加工溫度一般在單獨(dú)作為阻隔材料時(shí)，加工溫度一般在235左左右。而在加工右。而在加工HDPE/PA-6共混物時(shí)共混物時(shí), 往往選擇加工溫往往選擇加工溫度為度為240。這是因?yàn)闇囟葘Α＿@是因?yàn)闇囟葘DPE粘度的敏感性大于粘度的敏感性大于PA-6，因此適當(dāng)提高加工溫度，有利于使，因此適當(dāng)提高加工溫度，有利于使PA-6 分散分散相的粘度高于相的粘度高于PE的粘度，因此有利于分散相層狀結(jié)構(gòu)的粘度，因此有利于分散相層狀結(jié)構(gòu)的形成。的形成。第七章第七章多組分聚合物的其他特性

47、多組分聚合物的其他特性 （2）剪切力的影響）剪切力的影響 在共混體系熔融兩相流動中，分散相球形顆粒需在共混體系熔融兩相流動中，分散相球形顆粒需要受到適當(dāng)?shù)募羟校拍鼙焕熳冃?。剪切力太小，要受到適當(dāng)?shù)募羟?，才能被拉伸變形。剪切力太小，不足以使分散相液滴取向、變形、拉伸；剪切力太大不足以使分散相液滴取向、變形、拉伸；剪切力太大又會使分散相液滴破碎成?xì)小均勻的液滴，而且當(dāng)剪又會使分散相液滴破碎成細(xì)小均勻的液滴，而且當(dāng)剪切力過大時(shí)，會使兩相產(chǎn)生不穩(wěn)定湍性流動。切力過大時(shí)，會使兩相產(chǎn)生不穩(wěn)定湍性流動。第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 一般認(rèn)為，過高的螺桿轉(zhuǎn)速，使共混物承受的剪一

48、般認(rèn)為，過高的螺桿轉(zhuǎn)速，使共混物承受的剪切速率大，分散相容易細(xì)化，阻隔性能下降。螺桿轉(zhuǎn)切速率大，分散相容易細(xì)化，阻隔性能下降。螺桿轉(zhuǎn)速太低，剪切速率小，不足以使分散相液滴產(chǎn)生變速太低，剪切速率小，不足以使分散相液滴產(chǎn)生變形、取向。形、取向。 有研究結(jié)果表明：隨著擠出機(jī)螺桿的轉(zhuǎn)速的增有研究結(jié)果表明：隨著擠出機(jī)螺桿的轉(zhuǎn)速的增加，加，HDPE/PA-6共混物的阻隔性能先上升后下降，共混物的阻隔性能先上升后下降，存在最佳轉(zhuǎn)速，且對于不同的分散相體積分?jǐn)?shù)其最佳存在最佳轉(zhuǎn)速，且對于不同的分散相體積分?jǐn)?shù)其最佳轉(zhuǎn)速也不同。轉(zhuǎn)速也不同。第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 （3）混料方式的影

49、響）混料方式的影響 采用不同的混料方式對共混物的阻隔性能也有較采用不同的混料方式對共混物的阻隔性能也有較大的影響。將大的影響。將HDPE、PA-6 、相容劑簡單機(jī)械混合后、相容劑簡單機(jī)械混合后加入到擠出機(jī)中擠出吹塑成型后，其制品的阻隔性能加入到擠出機(jī)中擠出吹塑成型后，其制品的阻隔性能較好。而將較好。而將PA-6 、相容劑先進(jìn)行熔融混合制得母料、相容劑先進(jìn)行熔融混合制得母料, 再與再與HDPE一起擠出吹塑成型后，制品對烴類溶劑的一起擠出吹塑成型后，制品對烴類溶劑的滲透率是前一種混料方式制得制品的滲透率是前一種混料方式制得制品的5倍。這可能是倍。這可能是后者使顆粒過于細(xì)化的原因。后者使顆粒過于細(xì)化

50、的原因。第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 7.3 多組分聚合物的透光性多組分聚合物的透光性 許多非晶態(tài)聚合物的本體都是清徹透明的。而大許多非晶態(tài)聚合物的本體都是清徹透明的。而大多數(shù)不相容的共混物卻不再透明。例如多數(shù)不相容的共混物卻不再透明。例如PET、PC、PMMA、PS等都是透明聚合物，但當(dāng)其與其他聚合等都是透明聚合物，但當(dāng)其與其他聚合物共混后一般都變成透明性較差或不透明材料，這是物共混后一般都變成透明性較差或不透明材料，這是因?yàn)槎嘟M分聚合物在界面處對光線發(fā)生反射和折射的因?yàn)槎嘟M分聚合物在界面處對光線發(fā)生反射和折射的結(jié)果。結(jié)果。第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分

51、聚合物的其他特性 但是，如果分散相顆粒尺寸很小或者兩種聚合物但是，如果分散相顆粒尺寸很小或者兩種聚合物折光率接近，則共混物仍然可以是透明的。因此，制折光率接近，則共混物仍然可以是透明的。因此，制備既具有較高的光學(xué)透明性又具有優(yōu)異力學(xué)性能的聚備既具有較高的光學(xué)透明性又具有優(yōu)異力學(xué)性能的聚合物合金也是可以做到的。合物合金也是可以做到的。 折光率接近的兩種聚合物共混后，盡管有分散相折光率接近的兩種聚合物共混后，盡管有分散相微區(qū)的存在，但光線由連續(xù)相基體射入分散相區(qū)不會微區(qū)的存在，但光線由連續(xù)相基體射入分散相區(qū)不會造成光線的大量散射，共混物仍顯示較好的透明性。造成光線的大量散射，共混物仍顯示較好的透明

52、性。 第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 而對折光指數(shù)相差較大的橡膠增韌塑料體系，當(dāng)而對折光指數(shù)相差較大的橡膠增韌塑料體系，當(dāng)橡膠粒徑小于可見光的波長時(shí)，由于光的繞射現(xiàn)象，橡膠粒徑小于可見光的波長時(shí)，由于光的繞射現(xiàn)象，仍能使增韌塑料具有一定的透明性。橡膠粒子的尺寸仍能使增韌塑料具有一定的透明性。橡膠粒子的尺寸越小，透明性越好。越小，透明性越好。 例如一種由聚丁二烯為分散相，例如一種由聚丁二烯為分散相，PS為連續(xù)相的為連續(xù)相的SBS樹脂，橡膠含量為樹脂，橡膠含量為20，但分散相粒徑為，但分散相粒徑為0.5m時(shí)，體系不透明；而當(dāng)粒徑為時(shí)，體系不透明；而當(dāng)粒徑為0.05m時(shí)，體

53、系就具有時(shí)，體系就具有很好的透明性。很好的透明性。 第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 對一般增韌塑料而言，為了滿足增韌效果的要對一般增韌塑料而言，為了滿足增韌效果的要求，橡膠粒子的尺寸不能過小。同時(shí)橡膠和塑料的折求，橡膠粒子的尺寸不能過小。同時(shí)橡膠和塑料的折射率相差較大，因而不可能透明。那么，在橡膠含量射率相差較大，因而不可能透明。那么，在橡膠含量一定，兩種聚合物折光率一定的情況下，橡膠顆粒多一定，兩種聚合物折光率一定的情況下，橡膠顆粒多大才能滿足透明性的要求？而橡膠顆粒尺寸一定，兩大才能滿足透明性的要求？而橡膠顆粒尺寸一定，兩種組分聚合物的折光率如何匹配才能透明？下面

54、就這種組分聚合物的折光率如何匹配才能透明？下面就這些問題展開討論，為研制透明共混物制品提供依據(jù)。些問題展開討論，為研制透明共混物制品提供依據(jù)。第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 7.3.1 橡膠增韌塑料共混體系的透明性橡膠增韌塑料共混體系的透明性7.3.1.1 橡膠含量、粒徑、折光率與透明性的關(guān)系橡膠含量、粒徑、折光率與透明性的關(guān)系 為了研究橡膠含量、粒徑、折光率和透明性之間為了研究橡膠含量、粒徑、折光率和透明性之間的關(guān)系，先作幾點(diǎn)假設(shè)：的關(guān)系，先作幾點(diǎn)假設(shè)：（1）分散相顆粒的尺寸相同，且均為球形顆粒；）分散相顆粒的尺寸相同，且均為球形顆粒；（2）每一相都為各向同性，且都

55、不吸收可見光；）每一相都為各向同性，且都不吸收可見光；（3）只考慮橡膠粒子的光散射，不考慮散射光之間）只考慮橡膠粒子的光散射，不考慮散射光之間的干涉效應(yīng)；的干涉效應(yīng)；（4）不考慮其他雜質(zhì)的散射作用。）不考慮其他雜質(zhì)的散射作用。第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 材料的透明性通常用透射光強(qiáng)度（材料的透明性通常用透射光強(qiáng)度（I）和入射光）和入射光強(qiáng)度（強(qiáng)度（Io）之比（透光率）來表示。透光率與材料的）之比（透光率）來表示。透光率與材料的厚度之間有如下關(guān)系：厚度之間有如下關(guān)系： 式中式中x為試樣的厚度，為試樣的厚度，為濁度。由上式可知，為濁度。由上式可知，越小，透光越好。越小，

56、透光越好。x0eI/I7-11第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 主要決定于介質(zhì)中分散相粒徑的尺寸和散射系主要決定于介質(zhì)中分散相粒徑的尺寸和散射系數(shù)（數(shù)（K），若體系中膠粒數(shù)為），若體系中膠粒數(shù)為N，粒子半徑為，粒子半徑為r，則：，則： K與體系中兩組分的折光率及粒子尺寸有關(guān)，當(dāng)與體系中兩組分的折光率及粒子尺寸有關(guān)，當(dāng)粒徑小于入射光波長粒徑小于入射光波長1/10時(shí)，有以下關(guān)系：時(shí)，有以下關(guān)系： 2rKN7-1222224)2(3) 1(8mmK7-13第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 式中式中m為分散相和連續(xù)相折光率之比（為分散相和連續(xù)相折光率之比

57、（m=n/no）為顆粒周長與光的波長為顆粒周長與光的波長()之比（之比（=d/），），d為粒子直徑。為粒子直徑。 由以上關(guān)系式可知，只要將由以上關(guān)系式可知，只要將K值控制在適當(dāng)?shù)姆吨悼刂圃谶m當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，就可使材料具有一定的透明度。圍內(nèi)，就可使材料具有一定的透明度。 22224)2(3) 1(8mmK7-13第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 當(dāng)試樣厚度一定，橡膠含量和兩組分的折光率已當(dāng)試樣厚度一定，橡膠含量和兩組分的折光率已知時(shí)，即可預(yù)測達(dá)到所需透明度的橡膠粒徑；若已知知時(shí)，即可預(yù)測達(dá)到所需透明度的橡膠粒徑；若已知橡膠含量和粒徑，可計(jì)算出獲得所需透明度的兩組分橡膠含量和粒

58、徑，可計(jì)算出獲得所需透明度的兩組分折光率之差。折光率之差。 表表72列出了根據(jù)上述關(guān)系式計(jì)算得到的透明度列出了根據(jù)上述關(guān)系式計(jì)算得到的透明度與橡膠相體積分?jǐn)?shù)與橡膠相體積分?jǐn)?shù)B B、折光率相對偏差（、折光率相對偏差（m-1）和顆）和顆粒尺寸之間相互匹配的數(shù)據(jù)。粒尺寸之間相互匹配的數(shù)據(jù)。第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 表表72 透明度與橡膠相體積分?jǐn)?shù)、粒徑、相對折光率間的關(guān)系透明度與橡膠相體積分?jǐn)?shù)、粒徑、相對折光率間的關(guān)系=0.5893m n0=1.60 x = 3.2mmB 粒徑粒徑m-1I/I00.100.500.800.900.100.0500.0680.0450.

59、0310.0240.0250.110.0720.0490.0380.0100.330.140.0910.0710.0050.830.400.140.120.200.0500.0540.0360.0250.0190.0250.0850.0570.0390.0300.0100.170.110.0720.0560.0050.660.200.120.0900.300.0500.0470.0310.0220.0170.0250.0750.0500.0340.0270.0100.140.0920.0620.0490.0050.440.130.100.078第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其

60、他特性 表中的數(shù)據(jù)說明，粒徑越小，材料的透明性越表中的數(shù)據(jù)說明，粒徑越小，材料的透明性越好。并且當(dāng)好。并且當(dāng)|m-1|值越小，達(dá)到相同透明度時(shí)所允許的值越小，達(dá)到相同透明度時(shí)所允許的粒徑有所增大。粒徑有所增大。 另外，共混物的透明度還與組分含量有關(guān)。如在另外，共混物的透明度還與組分含量有關(guān)。如在PVC/MBS共混體系中的共混體系中的MBS用量與透光率及濁度的用量與透光率及濁度的關(guān)系如表關(guān)系如表7-3所示。所示。第七章第七章多組分聚合物的其他特性多組分聚合物的其他特性 表表73 MBS用量與透光率及濁度的關(guān)系用量與透光率及濁度的關(guān)系MBS份數(shù)份數(shù)0371115透光率透光率 /%89.387.18