多相聚合物体系

多相聚合物体系

一种聚合物复合材料，一般是多组分聚合物体系，其相结构类似于合金，所以也称为聚合物合金。这种聚合物复合材料是由两种或两种以上化学结构不同的聚合物大分子通过物理或化学的方式相互混合或键合在一起而形成的。由于大多数聚合物在热力学上是互不相溶的，在一般情况下，它们具有足够序列长度的不同聚合物的分子链或链段趋向于相互分离，并自相聚集而形成非均相，这是这类聚合物材料的典型特征，故称为多相聚合物体系。

从微观结构的角度来看，绝大多数结晶性均聚物均属多相体系。因为结晶聚合物并非完全结晶，而有晶区和非晶区交叉存在。但是，从聚合物的分子链来看，无规和交替共聚物均被认为是均相体系，因为共聚单体所构成的链段长度不足以促使其分相。

多相聚合物体系主要包括接枝共聚物、嵌段共聚物（各种形式的嵌段共聚物和多嵌段共聚物）、互穿网络聚合物和共混聚合物。

十分明显，接枝和嵌段共聚物是通过化学方法将两种不同分子链以共价键连接在一起的。尽管如此，在凝聚相中，不同分子的A链和A链争相集合，B链与B链亦然，从而形成不同集合体而产生相分离。互穿网络聚合物则是两种共混分子链通过某种化学方法分别被交联起来，形成两个三维网络，互相交叉穿插在一起。这样，网络间就有“永久”的缠结，使这种多相聚合物体系不易进一步产生宏观的相分离；也有只是其中一种分子链被交联起来的，所得产物称为半互穿网络聚合物。共混聚合物是两种或两种以上均聚物或共聚物或均聚物和共聚物，通过机械或物理方法密切混合而成的，不同种分子链之间一般不存在共价键。大多数聚合物的混合是一种吸热过程，所以其聚合物互不相溶而形成多相体系。

在多相聚合物体系中，不同组分的大分子链自相聚集，又相互排斥，形成各种形状的两相或多相形态结构。一般，这种两相形态结构可以分成三种情况：

①两相都是非连续相，片层形态结构属于这一类，即每一种大分子链聚集成片；而两种不同的片相互间隔成层状而排列起来，片层在空间可采取各种形式。嵌段共聚物在一定条件下会形成片层的两相形态结构。

②一个是连续相而另一个是非连续相，这是最常见的一种两相形态结构。经常出现于两种组分的体积分数不等的二元共混聚合物、接枝共聚物和嵌段共聚物中。体积分数大的组分往往是连续相，常称基体；体积分数小的组分常视为分散相，一般以粒子或微区形式分散于连续相中。粒子或微区的形状和大小随体系的组分、组成和制备方法而异。在特殊情况下，体积分数小的组分，也可以形成连续相。

③两相都是连续相，属于这一类的典型例子是互穿网络聚合物。此外，二元共混聚合物体系在相倒转点的两相常常都是连续相。

两相聚合物体系中的两个组分可以都是非晶态的；或者一为非晶态，另一为结晶的。原则上，两组分也可都是结晶的，但实例甚少。

多相聚合物体系的形态结构对其宏观性能具有决定性的影响，常使某些性能显示非线性的组成依赖性，并具有协同效应。已经证明，通过控制体系的分子结构和组成，有可能控制其本体的形态结构，并使之在宽广的范围内变化。迄今已有多种具有独特性能的多相聚合物材料生产，如ABS树脂和其他改性塑料，而且正在不断地创造出新的品种。