海島結構

海島結構

兩種高聚物相容性差,共混後形成非均相體系,分散相分散在連續相中,像小島分散在海洋中一樣,稱為海島結構。

介紹

樹脂固化物海島結構示意圖 樹脂固化物海島結構示意圖

兩種高聚物相容性差,共混後形成非均相體系,分散相分散在連續相中,像小島分散在海洋中一樣,稱為海島結構。 利用海島結構兩相作用的機理,可對聚合物性能進行改善。

正如上文提到的,分離相處於連續相中時,都可以稱為“海島結構”,但這種兩相分離結構引人們起重視卻是在樹脂固化物中開始的,1970年,美國科學家發明了一種能高效增韌環氧樹脂的液體反應性丁腈橡膠,為了揭示高效增韌的原因,他們對樹脂固化物斷面進行了分析,通過電鏡,在放大5000倍後,看到了如圖所示的結構,後來,人們把固化物中能出現的這種結構稱為“海島結構”。

分析

當採用一種彈性體為樹脂增韌時,不可避免的會因為彈性體的添加而對樹脂本身造成影響,而海島結構的增韌情況出現時,增韌成份進入到了圖示的“海島”中,這些“海島”和樹脂本身固化所形成的固化物是分離的,如果添加到樹脂中的增韌成份全部能進入到“海島”中去,那么理論上該增韌成份不會對樹脂固化物的很多性能如玻璃化轉變溫度,耐水、耐化、耐溶劑性,密封性,乃至於強度造成太大的影響,理由很簡單,這些性能和已經與樹脂固化物分離的彈性體沒太大關係。

即使不與樹脂連線,同樣也稱能稱為海島結構。 但反應性聚合物增韌所形成的“海島結構”與樹脂固化物是有連線的,因此,雖然對樹脂固化物本身的很多性能影響不大,但通過與樹脂固化物連線的彈性體的儲能作用,卻賦予了樹脂材料優異的韌性,關於其性能的研究報導很多。

典型的海島結構在電子顯微鏡下能清楚的區分,如果用不與樹脂反應的聚合物增韌樹脂,這些聚合物在固化後也是分開的,但分離不明顯,也無法在電子顯微鏡下區別出來,所以形不成“海島結構”。

“海島結構”就一定會高效嗎?

反應性聚合物增韌樹脂時,固化後也帶有不確定性,有些能分離,有些不能分離;有的分離出來的多,有的分離出來的少。如果存在不能分離的情況,勢必對固化物的整體性能造成不利影響。有一種情況,即反應性聚合物只有兩個活性基團去連線樹脂,而且嚴格的位於兩端時,就會使彈性體全部分離(而只是兩端連線樹脂固化物)。

會不會存在與樹脂多處連線(而不僅僅是兩個端基)的海島結構?這要看反應性聚合物本身,但有一點很確定,就是如果存在這種情況,材料的耐疲勞性將大大下降,因為能溶解於樹脂中的聚合物分子量都不大,多點連線,勢必使兩個連線點之間的彈性體的彈性被限制,在材料受外力時發生斷裂的情況。逐次斷裂,最終會導致材料的韌性越來越差。很顯然,只有兩端連線樹脂的彈性體則不會這樣,所以耐疲勞性非常優秀。

所以,海島結構不是一切,對材料做全面的檢測才更可靠。

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