聚烯烃共混物

聚烯烃组成了高分子材料中最大的聚合物族系。聚乙烯、聚丙烯、乙丙橡胶都是这个族系的主要产品，每种产品有许多种变体。聚乙烯的变体包括高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、超低密度聚乙烯(VLDPE)以及各种乙烯共聚物(包括共聚单体全都连接的醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸和它们的金属盐)。聚丙烯具有较少的变体，变体中包含少量的乙烯而维持结晶度。

一般来讲，上述聚烯烃的各种组合具有良好的力学性能，一般认为是因为它们的结构相似。因此具有非常高的商业价值。这些共混物的制备通常是通过挤出融化混合。但是，运用多种催化剂或者变化反应单体也能够通过聚合反应产生聚烯烃共混物。

许多聚烯烃化合物是相位分离的，包括如聚丙烯(PP)/高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)/乙丙橡胶(EPR)、聚丙烯(PP)/低密度聚乙烯(LDPE)、聚异丁烯(PIB)/高密度聚乙烯(HDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)/乙丙橡胶(EPR)、聚丙烯(PP)/线性低密度聚乙烯(LLDPE)。即使具有不同分支或单体的聚乙烯共混物(如线性低密度聚乙烯(LLDPE)和超低密度聚乙烯(VLDPE))通常也是相位分离的。通过传统的机械和热力学方法测定玻璃化温度来测定这些多种化合物的可混性是困难的。小角度中子散射(SANS)成功地应用于测定这种相位的行为。在这项研究中发现了若干易混合的化合物，包括包括低密度聚乙烯(LDPE)/高密度聚乙烯(HDPE)，通过SANS对固态和液态的高密度聚乙烯与低密度聚乙烯混合物的研究表明所有的化合物都是单相的。在固体的分离组分中，晶粒作为指示有限的同构行为的依据而被单独的在恒温熔融下进行观察。通过研究具有分枝结构的线性PE来研究分支的作用。在分支数＜4/100个碳原子的条件下的混合物是均匀的。在高密度分支(分支数＞8/100个碳原子)的条件下发生了相位分离。溶度参数法能够充分的预测异相聚烯烃共混物的相位行为。乙烯/已烷共聚物与乙烯/丁烯共聚物的混合通过金属茂合物的催化制备，在最高临界相容温度下表现熔融可混性。线性低密度聚乙烯(LLDPE)/超低密度聚乙烯(VLDPE)共混物表现的熔融可混性也证明高程度的超低密度聚乙烯发生共结晶。乙烯和丙烯共聚物(通过聚乙烯氢化而得1、4-异戊二烯)(PEP)具有可混性以及跟聚异丁烯(PIB)的最低临界相容温度。

IPP/EPR共混物一直是多数论文讨论的重点，基于SANS分析结果，乙烯含量低至8％的熔融状态出现相分离。早期的研究都是基于Ziegler-Natta催化剂来制备EPR的并且金属茂合物催化剂能够产生更多的无规则结构体。用金属茂合物制备的EPRs与全规聚丙烯的共混物在乙烯含量19-47％时为单一相结构。

大多数聚烯烃共混物都是相分离的，因此各种研究一直都在针对它们的性质以及增容方法以提高分散性能和力学性能。PP/EPR或者EPDM共混物一直都是众多研究人员关注的焦点。通常EPR或者EPDM加入聚丙烯PP来提高冲击强度或者提高弹性。在二元PP/HDPE共混物中增加EPR可以提高分散性能和力学性能，因此EPR在此时作为一种三重增容剂。在HDPE作为iPP/HDPE共混物主要成分的情况下，EPDM也是一种有效的增容剂。乙烯-丙烯共聚物和侧基iPP分支的接枝共聚物能够用于iPP/EPR共混物增容，能够降低相区的尺寸，增大低温冲击强度。丙烯-1-辛烯共聚物含量的增加能够提高聚丙烯/丙烯-1-辛烯共聚物共混物的韧性和加工性能。LLDPE增强的PP/EPDM共混物可以提高分散性能和低温韧性。PP/LLDPE共混物中添加SEBS的块状共聚物可以提高冲击强度，观察发现，集中在相间界面处的块状聚合物含量多达5%，在这些界面上可以观察到单独的SEBS。低模量乙烯共聚物(聚烯烃弹性体)也能够增韧聚丙烯。聚烯烃弹性体(>20％辛烯)被当做PP共混物中EPDM的代替品。一项把POE共混物与PP对比的研究表明其加工性能相对于EPDM有所提高，但冲击性能略有下降。

不同的聚乙烯共混物(HDPE,LLDPE,LDPE,VLDPE)和具有极性单体的乙烯共聚物在应用领域已经商业化，尤其在薄膜应用上。在20世纪70年代末，随着LLDPE的引入，LLDPE/LDPE共混物在薄膜方面得到了商业化应用。较早的LLDPE要求添加LDPE以实现良好的加工性能。

(LLDPE)(1-辛烯共聚单体)/(LDPE)共混物具有单独的融化和结晶温度，但是动态力学数据显示在非结晶相下可以共混。LLDPE/LDPE共混物的力学性能要比按规律混合的混合物预期的值要高(平均重量)，然而，HDPE/LLDPE共混物与按规律混合的混合物预期的值相同，HDPE/LDPE的值按规律混合的混合物预期的值低。LLDPE(1-己烯聚合单体)/LDPE共混时，随着LDPE的加入会降低LLDPE结晶时晶核的形成。加入2.5％的LDPE，温度为250-350K的模数增大，T_m和结晶度略有增加，晶核球半径明显下降。这些发现能够表明LLDPE/LDPE共混物的力学特性存在增强行为。