聚合物相容性判别方法介绍

在做聚合物改性、共混时，其共混物的机械性能和加工性能往往与聚合物之间的相容性有很大的关系，通常相容性好的其机械性能和加工性能俱佳，所以在对共混时不同种类的聚合物选择显得至关重要。下面介绍几种判别聚合物之间相容性的判别方法。

1、溶解度参数值。用溶解度参数值可以判断高聚物的相容情况，并且这种方法比较简便，在不少文献上都给出了常用高聚物的溶解度参数值。一般溶解度参数相近的一种或多种聚合物，其相容性会很好。但是这种方法有一定的局限性，即它只适用于非极性或低极性的高聚物，如碳氢聚合物，含卤素或含酯基的聚合物。对于高极性或强氢键的高聚物则不能满足溶解度参数相近的原则。

2、共同溶剂法。将共混物溶于共同溶剂中，如发现有相分离产生，表明这两种聚合物是不相容的，如果成均相溶液，则表明了这两种聚合物相容。这种方法由于受到溶液浓度和温度的影响，因此不够精确。

3、浊点法。两种聚合物形成的共混物，往往不能在任意的配比和温度下实现彼此相容。有一些聚合物，只能在一定的配比和温度范围内是完全相容的（形成均相体系），超出此范围，就会发生相分离，变为两相体系。按照相分离温度的不同，又分为具有"低临界相容温度"(LCST)与"高临界相容温度"(UCST)两大类型。如下图所示。

共混体系发生相分离的类型示意图

(图中阴影部分为两相区域)

共混物的相分离温度和发生相分离的组成的关系图，被称为共混物的相图。共混物相图所表征的相分离行为，显然可以用来研究共混组分之间的相容性。

当共混物由均相体系变为两相体系时，其透光率会发生变化，这一相转变点就被称为浊点，且可以用测定浊点的方法测定出来。浊点法在对于相容性进行理论研究时，是常用的方法。

4、薄膜法。一般来说不同的聚合物具有不同的折射率。将共混物制成均相溶液，再制成薄膜，如果薄膜的透明度极差且脆，表明两相不相容。若薄膜既透明又有韧性，则表示相容。此方法有时较难判别，因为薄膜的透明程度有时是逐渐变化的，因此往往不易直接确定属于相容还是不相容。另外也可直接采用熔融模压成薄板再来观察它的透明程度，以此来判断聚合物的相容性。但对于折射率相同的聚合物，不能用此方法来确定。

5、显微镜法。这是观察共混物两相分布十分有用的工具，用这种方法我们可以比较精确地分辨出共聚物的相容性，对于不相容的共混物，还可直接确定分散相的颗粒大小、分布、形态、包藏结构。根据分散颗粒、折射率的测定还可确定分散相属于何种高聚物。用得比较普遍的有透射和扫描电子显微镜，前者的分辨能力可以从0.1-100nm，因此它可以观察很微小的颗粒直径。采用冷冻超薄切片和染色技术处理共混物试样，用透射电子显微镜观察共混物试样的相结构，通过该手段已经发现，所谓的相容共混体系实际上均未达到分子水平的分散，即从微观的角度仍有两相分布。扫描电镜则可方便地观察断面的情况，因此亦可以见到分散相的颗粒及分布情况，但分辨能力较低。除了上述两种电子显微镜外，利用相差显微镜也可以观察微米级的颗粒分布。

6、玻璃化温度法。共混物的玻璃化温度T_g可以有三种情况，第一种显示只有一个T_g转变，表明两种高聚物相容。第二种显示出两个T_g转变，而且两个T_g与原来的高聚物的T_g位置完全一致，表明这组高聚物完全不相容。第三种显示出两个T_g转变，但两者T_g的位置已经变化，相互接近，表明这组聚合物部分相容。测定T_g转变有许多方法，例如动态力学法、机械分析、差热分析、示差量热扫描法、膨胀计法、介电法、热光分析法。

7、红外光谱法。红外光谱法也可以用于共混组分的相容性研究。对于具有一定相容性的共混体系，各组分之间彼此相互作用，会使共混物的红外光谱谱带与单一组分的谱带相比，发生一定的偏移，偏移主要发生在某些基团的谱带位置上。当共混组分之间生成氢键时，偏移会更为明显。

8、反相色谱法。将反相色谱法用于研究共混体系的相容性，其方法也是测定共混组分的相分离行为。反相色谱法以某种小分子作为“探针分子”，测定体系的保留体积(V_g)。 当共混物发生相分离时，探针分子的保留机制发生变化，使得lg V_g-1/T偏离直线，在发生拐点之处，就是共混体系出现相态变化之处。对于一些折射率相近的共混组分，无法用浊点法测定相分离行为，则可以用反相色谱法进行测定。