4.1 高分子的结构(11)

    4. 共混高聚物的织态结构
    根据混合组分的不同，高分子混合物可以分为三类：增塑高聚物为高分子与增塑剂的混合物，增强高聚物为高分子与填充剂的混合物，共混高聚物为高分子与高分子的混合物。共混高聚物常常具有比原来组分更为优越的使用性能。由于共混高聚物与金属合金有许多相似之处，因而被形象地称为高分子合金。高分子合金可定义为由两种或两种以上的高聚物组成并具有某些要求性能的多组分高聚物。
    制备共混高聚物的方法分为两类：一类为物理共混，包括机械共混、溶液浇铸共混和乳液共混等。另一类为化学共混，包括溶液接枝和溶胀聚合等，有时把嵌段共聚也包括在内。
    从聚集态研究的角度出发，共混高聚物有两种类型：一类是各组分能在分子水平上互相混合而形成均相体系；另一类则不能达到分子水平的混合，为非均相体系。另外，高分子的相容性与低分子的互溶性具有相似之处，但又不完全相同。对于低分子体系，互溶就是指各组分能达到分子水平的混合，否则就是不互溶。互溶要求混合过程的自由能变化小于或等于零，即：
            ΔF=ΔH-TΔS≤0     （4-10）
    对于高分子来说，以上公式同样适用。但是由于高分子的分子量很大，混合时的熵变ΔS一般很小，而通常是吸热的。因此，一般来说，高分子的混合过程的自由能变化ΔF大于零。也就是说达不到分子水平的混合。但是对于高分子混合物，我们不简单地考虑它们是否相容，更重要的是关注它们相容性的好坏。通常，在分子水平上完全互容的高聚物共混物习惯上反而不称其为高分子合金。
    为了研究高分子的相容性，常常应用溶度参数的概念。因为混合过程的自由能变化主要决定于混合焓 的大小。而根据溶液理论，混合焓与两种组分的溶度参数差值的平方成正比。也就是说，两种高分子的溶度参数越接近，混合焓越小，则它们的相容性越好。
     从以上分析，可以知道大多数共混高聚物不能达到分子水平的混合，属于非均相体系。这种体系从热力学的观点上来看，是一种不稳定的状态。但是由于高聚物的结构与低分子的不同，同时又由于体系的粘度很大，该体系不会象低分子不稳定体系那样很容易发生进一步的相分离。因而从动力学上看，高分子共混物处于一种准稳定状态。
     高分子-高分子混合物的分散程度决定于组分间的相容性。当两种高分子的相容性太差，根本混不起来，即使混起来，材料通常呈现宏观的相分离，出现分层现象，因而很少有实用价值。如果两种高分子的相容性适中，共混物所呈现的相分离是微观的或亚微观的，在外观上是均匀的，这样才具有实用价值。对于高分子共混体系，如果形成均相体系，则材料只有一个玻璃化温度，而如果是不完全相容的，体系发生微观或亚微观的相分离，形成两相体系，两相分别具有相对的独立性，则材料具有两个玻璃化温度。因而可以利用这一性质来检验共混高聚物的相分离情况。
     近些年来，共混高聚物一直是高聚物科学中的一个较活跃的研究方向。因为在高聚物的开发过程中，开发新聚合物品种的工作收效不大，同时费用也高。而利用现有的高聚物品种，通过简单的工艺过程，制备高分子混合物，却显示出特有的优越性，因而迅速地在材料工业上得到广泛的应用。
（本节完）