[发明专利]低含量界面相诱导形成三相共连续三元共混物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属高分子材料加工共混领域，特别是涉及低含量界面相诱导形成三相共连续三元共混物及其制备方法。

背景技术

聚合物材料的高性能化是聚合物科学与工程领域长期以来关注的热点。由于航空航天、电子信息、汽车工业、家用电器等技术领域的发展。对聚合物材料的机械性能、抗静电、耐久性、导磁以及多功能化的要求越来越高。显然单一的聚合物很难达到这些高性能化的要求。相比之下，利用现有的聚合物材料进行共混改性来制备高性能材料，不仅简洁有效，而且也相当经济实惠。

众所周知，聚合物材料的最终性能不仅与其化学结构有关，在更大程度上依赖于其内部的微观结构。因此如何调控聚合物材料的微观形态和演变规律已经成为了聚合物材料科学领域的一个重要研究方向。聚合物多相共混物的微观结构涉及到不同相界面问题以及聚集状态。如简单的海-岛结构、复杂的腊肠状结构以及共连续结构等。

而两相共连续结构由于其多重界面的连续分布成为了目前进行功能化改性的重点研究方向。但是由于聚合物材料之间本身性质差异较大，热力学大多是不相容的，这也导致了两相共混物其形态结构达到共连续时，所需要的最低组分含量至少都在30vol％以上，含量的增多进一步导致相尺寸增大，结构不均一性增加，性能下降。

发明内容

本发明的目的是提供一种低含量界面相诱导形成三相共连续三元共混物及其制备方法，该方法操作简单，成本低，适合大规模生产，其结构可以作为潜在的低渝渗导电复合材料基板进行功能化设计。

本发明是这样实现的：

一种低含量界面相诱导形成三相共连续三元共混物，所述共混物是由40vol％～45vol％的聚偏氟乙烯，40vol％～55vol％的高密度聚乙烯和聚苯乙烯经熔融共混制备得到，其中界面相聚苯乙烯的用量不超过20vol％(即0＜聚苯乙烯的用量≤20vol％)。

所述的低含量界面相诱导形成三相共连续三元共混物，聚偏氟乙烯：聚苯乙烯：高密度聚乙烯的体积比为44∶7∶52、44∶12∶44、44∶15∶41之一。

所述的低含量界面相诱导形成三相共连续三元共混物的制备方法，包括以下步骤：

(1)先将预先在80℃烘箱中干燥24h的聚偏氟乙烯和高密度聚乙烯按体积比组成混合物，通过转矩流变仪熔融该混合物，加工温度为200℃，转速为100r/min，混合时间3min；

(2)将预先在80℃烘箱中干燥24h的聚苯乙烯按体积比加入到步骤(1)中的转矩流变仪中，和其中的混合物继续熔融再混合8min，以得到三相共连续PVDF/PS/HDPE共混物。

所述的制备方法，所述聚偏氟乙烯的重均分子量为20万～40万，高密度聚乙烯的重均分子量为30万～40万，聚苯乙烯的重均分子量为20万～60万。

本发明具有以下优点：

(1)本发明所采用的聚合物简单易得，结构形成效果显著，加工过程操作简单；

(2)相比二元共连续结构，本发明可以在很低的界面相含量下，形成较完善的三相连续结构，而且相尺寸调控简便，功能化应用前景广阔。

(3)本发明首先通过结合三相聚合物来制备低含量界面相的三相共连续PVDF/PS/HDPE三元共混物。结果表明相比二元共混物PVDF/PS的连续相形成最低需要43vol％的PS，三元共混物在PS含量低至12vol％时就可以形成完善的连续分布，其连续度达到80％。这样的三连续结构可以作为潜在的低渝渗导电复合材料基板进行功能化设计。

附图说明

图1为PVDF/PS/HDPE、PVDF/PS和HDPE/PS共混物中PS相连续度曲线；

图2为实施例3中PVDF/PS/HDPE三元共混物的脆断面扫描电镜(SEM)图。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。

实施例1

(1)先将预先在80℃烘箱中干燥24h的聚偏氟乙烯PVDF和高密度聚乙烯HDPE(PVDF和HDPE均经过80℃烘箱干燥，下同)按体积比组成混合物，通过转矩流变仪熔融该混合物，加工温度为200℃，转速为100r/min，混合时间3min；

(2)将预先在80℃烘箱中干燥24h的聚苯乙烯PS按体积比加入到步骤(1)中的转矩流变仪，和其中的混合物继续熔融再混合8min，以得到三相共连续PVDF/PS/HDPE共混物。控制PVDF∶PS∶HDPE的体积比为44∶7∶52；

(3)将步骤(2)中得到的共混物干燥后压制成型。

实施例2