從傳統(tǒng)上說(shuō)，合金是指金屬合金，即在一種金屬元素基礎(chǔ)上,加入其他元素,組成具有金屬特性的新材料；是由兩種或兩種以上金屬元素,或金屬元素與非金屬元素,一般通過(guò)熔煉而結(jié)合在一起并形成具有金屬特性的物質(zhì)。例如黃銅是以銅為基礎(chǔ)的銅鋅合金，鋼鐵是以鐵為基礎(chǔ)的鐵碳合金。 隨科學(xué)的發(fā)展，后來(lái)提出了分子合金的概念。分子合金一般指分子中含兩種金屬以上的低分子物質(zhì),以及不同金屬或其化合物與酸堿鹽類(lèi)經(jīng)中和置換及絡(luò)合與互溶而成的化合物、絡(luò)合物或復(fù)合物以及其混合物。廣義地說(shuō),如果將鋼認(rèn)為鐵碳合金,則含一元金屬的酸、堿、鹽等低分子化合物,也可認(rèn)為分子合金。 高分子合金是由兩種或兩種以上高分子材料構(gòu)成的復(fù)合體系，是由兩種或兩種以上不同種類(lèi)的樹(shù)脂,或者樹(shù)脂與少量橡膠,或者樹(shù)脂與少量熱塑性彈性體,在熔融狀態(tài)下,經(jīng)過(guò)共混,由于機(jī)械剪切力作用,使部分高聚物斷鏈,再接枝或嵌段,亦或基團(tuán)與鏈段交換，從而形成聚合物∽聚合物之間的復(fù)合新材料,稱(chēng)之為高分子合金。 例如: (1)PC/ABS(聚碳酸酯/苯乙烯∽丁二烯∽丙烯腈)共聚物合金。 (2)PPO/PS(聚苯醚/聚苯乙烯)合金。 (3)PPO/HIPS(聚苯醚/高抗沖擊聚苯乙烯)合金。 (4)PC/PE(聚碳酸酯/聚乙烯)合金。2. 高分子合金的類(lèi)別 所謂高分子合金,并非指真正含金屬元素的高分子化合物。而是指不同種類(lèi)的高聚物,通過(guò)物理或化學(xué)方法共混,以形成具有所需性能的高分子混合物新材料。在高分子合金中，不同高分子的特性可以得到優(yōu)化組合，從而顯著改進(jìn)材料的性能，或賦予材料原不具有的性能。重要的增韌塑料如高抗沖聚苯乙烯（HIPS）和丙烯腈—丁二烯—苯乙烯（ABS），熱塑彈性體如苯乙烯—丁二烯—苯乙烯三嵌段共聚物（SBS）等都是具有重要工業(yè)價(jià)值并已工業(yè)化的高分子合金。高分子合金制備簡(jiǎn)易，并且隨著組分的改變，可以得到多樣的性能.下面介紹幾種應(yīng)用較廣的高分子合金。2.1 橡膠增韌塑料 這是最主要的一類(lèi)高分子合金，如前面提到的ABS和HIPS，二者都是由聚苯乙烯（PS）改性得到的。PS具有出色的電絕緣性、透明性、著色性和加工流動(dòng)性，良好的耐水性、耐光性、無(wú)毒性、耐化學(xué)腐蝕性以及較好的剛性和一定的力學(xué)性能，廣泛應(yīng)用于電子電器、儀表、文教用品、食品包裝、玩具和家庭用品等領(lǐng)域。但是PS還有性脆、沖擊強(qiáng)度低、耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性和耐熱性差等缺點(diǎn)，使得PS僅能作為普通塑料使用。若采用機(jī)械共混法在PS中混入丁苯橡膠，或用接枝共聚—共混法以順丁橡膠、天然橡膠等以增韌PS，則得到具有綜合性能的高抗沖聚苯乙烯即HIPS。將PS與聚丁二烯、聚丙烯腈的各種性能有機(jī)地統(tǒng)一起來(lái)，則得到具有卓越綜合性能、應(yīng)用非常廣泛的ABS樹(shù)脂。又如在聚丙烯中加入少量乙丙橡膠、在聚氯乙烯（PVC）中加入少量氯化聚乙烯（CPE）、在環(huán)氧樹(shù)脂中加入少量橡膠等。橡膠的主要作用是增韌，以克服基體塑料脆性。既能使塑料的沖擊韌性大幅度提高，又能維持相當(dāng)高的抗拉強(qiáng)度、從而使橡膠的柔韌性和塑料的高強(qiáng)度得到最佳組合。2. 2 塑料增強(qiáng)橡膠 例如以聚丁二烯（PB）為基質(zhì)、聚苯乙烯為分散相的熱塑性彈性體SBS，其化學(xué)組成與HIPS基本相同，但SBS仍保持PB橡膠軟而富有彈性的特點(diǎn)，而其中塑料相PS存在使材料獲得增強(qiáng)。一般橡膠中也可加入塑料進(jìn)行增強(qiáng)。例如丁苯橡膠中加入PS、乙丙橡膠中加入少量聚丙烯、順丁橡膠中加入少量聚乙烯等，塑料對(duì)橡膠起增強(qiáng)作用，在保持橡膠韌性的同時(shí)，提高其抗拉強(qiáng)度。2. 3 塑料與塑料共混 例如聚苯醚（PPO）是一種耐高溫?zé)崴苄怨こ趟芰希哂袃?yōu)異的力學(xué)性能和電性能，但其熔體粘度大，流動(dòng)性差，難以加工成型，而聚苯醚合金的性能和使用價(jià)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)PPO本身的性能和使用價(jià)值。PPO與聚苯乙烯共混能形成相容的均相體系，使聚苯醚熔體流動(dòng)溫度和粘度下降很多，因此顯著改善其加工性能。PPO與聚酰胺（尼龍）的共混物則具有優(yōu)異的力學(xué)性能、耐熱性、耐油性、尺寸穩(wěn)定性。聚偏氯乙烯具有優(yōu)良的機(jī)械性能、耐化學(xué)藥品性和不同尋常的壓電性、熱電性，雖可用熱塑性方法成型，但溶體成型過(guò)程生成的球晶尺寸較大，影響制品性能，與聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯等共混后，其結(jié)晶行為和加工性能顯著改變。又如，聚碳酸酯中加入少量聚乙烯，既改善其加工性能，又顯著提高其抗沖擊強(qiáng)度。具有各種特性的部分相容或不相容的塑料合金為數(shù)不多。2.4 橡膠與橡膠共混 主要目的是降低成本、改善加工流動(dòng)性和改善最終產(chǎn)品的其他性能。例如，將天然橡膠與順丁橡膠共混可降低成本、改善加工性能及產(chǎn)品的耐磨性和抗撓性。天然橡膠和順丁橡膠的加工性能、一般使用性能較好，且價(jià)格較低，但由于其高度不飽和，使耐老化性（耐熱氧老化、耐臭氧、耐天候老化等）很差，如果與乙烯—丙烯—丁二烯三元共聚物（EPDM）共混則顯著改善。 與絕大多數(shù)金屬合金都是互容的均相體系不同的是，大多數(shù)高分子合金都是互不相容的非均相體系，而組分的相容性從根本上制約著合金的形態(tài)結(jié)構(gòu)，是決定材料性能的關(guān)鍵。圖1為完全相容、部分相容及不相容共混體系的性能與組成的關(guān)系。圖2為不同混合比的共混體系分散相粒徑與沖擊強(qiáng)度的關(guān)系。可見(jiàn)，分散相粒徑越小，共混物抗沖擊強(qiáng)度越大；相容性越好，共混物力性能越優(yōu)良。因此，如何改善共混物組分間的相容性，進(jìn)而進(jìn)行相態(tài)設(shè)計(jì)和控制，是獲得有實(shí)用價(jià)值的高性能高分子合金材料的一個(gè)重要課題。反應(yīng)性共混體系就是解決相容性問(wèn)題的一個(gè)重要方法，下面就該體系的概念及具體增容技術(shù)作一概要討論。 3. 反應(yīng)性共混體系概念及具體分類(lèi) 反應(yīng)性共混體系是指在不相容或相容性較差的共混體系中加入（或就地形成）反應(yīng)性聚合物，在混合過(guò)程中（例如擠出過(guò)程）與共混聚合物的官能團(tuán)之間在相界面上發(fā)生反應(yīng)，使體系相容性得到改善，起到增容劑的作用。按其反應(yīng)形式可分為三類(lèi)1)利用帶官能團(tuán)的組分在熔融共混時(shí)就地形成接枝共聚物或嵌段共聚物;(2)加入至少能與其中一種共混組分起反應(yīng)的聚合物,通過(guò)共價(jià)鍵或離子鍵起增容的作用; (3)加入低分子組分起催化作用,使共混物的形成與交聯(lián)反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行。下面分類(lèi)別討論各種不同反應(yīng)性共混體系的組成與性質(zhì)。3.1 利用官能團(tuán)反應(yīng)的反應(yīng)性共混體系 這一體系主要是利用含反應(yīng)性官能團(tuán)的聚合物之間的相互作用來(lái)起到增容的作用。可反應(yīng)性聚合物所帶官能團(tuán)多為酸酐基團(tuán)、羧基或羧酸衍生物基團(tuán)、胺基、羥基、環(huán)氧基、唑啉等基團(tuán)。常見(jiàn)反應(yīng)如表1所示： 在含酸酐官能團(tuán)的反應(yīng)性增容劑中，工業(yè)上最常用的是以馬來(lái)酸酐基團(tuán)(MAH)為中心的。含羧酸官能團(tuán)的反應(yīng)性聚合物多為以丙烯酸(AA)或甲基丙烯酸(MAA)為共聚單體與其它聚合物形成帶羧基的接枝共聚物, 它們與聚酰胺(PA)、環(huán)氧樹(shù)脂(EP)等帶有官能團(tuán)的聚合物共混,官能團(tuán)間發(fā)生酰胺化、酰亞胺化、酯化等反應(yīng),在熔融共混中就地形成增容劑,使共混體系的沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度等顯著提高,表現(xiàn)出明顯的增容效果。在聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚苯醚等的共混體系中,含有羧酸衍生物基團(tuán)的反應(yīng)性聚合物與共混組分之間通過(guò)酯交換、胺酯交換、開(kāi)環(huán)等反應(yīng)形成嵌段或接枝共聚物增容劑,使不相容聚合物體系相容性大大提高。此外，環(huán)氧基、羥基、胺基等官能團(tuán)的引入也可以對(duì)聚合物改性，起到增容的作用。3.2 利用共價(jià)鍵或離子鍵增容的反應(yīng)性共混體系 向聚合物中引入能夠產(chǎn)生離子相互作用的基團(tuán)(如離子鍵、酸堿相互作用及氫鍵作用等)或共價(jià)鍵,也可以達(dá)到增容的目的。例如,聚合物中所含的吡啶或叔胺等基團(tuán)可以與磺酸、羥酸以及離聚物形成離子鍵,從而改善高分子合金的相容性。例如，在PA6/PE共混體系中引入了含羧鹽的乙烯-丙烯酸酯共聚物。由于體系內(nèi)反應(yīng)形成離子鍵,最終取得了理想的增容效果。3.3 加入低分子組分起催化作用的反應(yīng)性共混體系 向共混體系中添加某些起催化作用的低分子化合物,由于其能使共混組分在熔融共混過(guò)程中形成共聚物或產(chǎn)生交聯(lián),因而增加了體系的相容性。例如,在PS/PE共混體系中添加反應(yīng)性的過(guò)氧化二異丙苯(DCP)、三聚異氰脲酸三烯丙酯(TAIC)、硬脂酸(St)等作催化劑,取得了較好的增容效果。 4.結(jié)語(yǔ) 高分子合金從最初以增韌為主要目的，到現(xiàn)在涉及到聚合物性能的各個(gè)方面，已有半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展歷史。目前，就高分子合金技術(shù)的應(yīng)用范圍而言，幾乎滲透到所有的材料應(yīng)用領(lǐng)域。從其發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，還需要從技術(shù)上進(jìn)一步探求高效的共混手段，開(kāi)發(fā)新的相容劑品種。而反應(yīng)性增容技術(shù)作為高分子合金開(kāi)發(fā)的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，是改善高分子合金的相容性，增強(qiáng)相界面粘結(jié)力的有效途徑之一。與非反應(yīng)性增容劑相比，反應(yīng)性增容劑具有用量少，成本低以及增容效果好等優(yōu)點(diǎn)。隨著高分子合金向高性能、多功能、多元化方向發(fā)展，該技術(shù)具有較好的應(yīng)用前景。

標(biāo)簽：相容性合金高分子聚合物共混