聚合物共混物与复合材料
许多现代化学工业在生产各种化学品的同时,也应用绿色化学来保护环境。降低绿色能源的使用,降低能源的使用风险,主要是通过降低化学原料的使用风险来实现的。聚合物共混物和复合材料的使用是许多行业的“绿色”需求中使用的两种策略。由于以下原因,聚合物共混物和复合材料非常有用。
- 它们可以用低成本的原材料生产而不牺牲其所需的性能
- 它们可以用来制备高性能化合物
- 最终产品的生物降解性和可重用性
- 可以利用工业废料开发产品
- 它们可以用于更广泛的应用。
聚合物共混物和复合材料的定义虽然经常一起使用,但它们之间的定义是矛盾的。然而,根据现有文献,聚合物共混物与复合物的主要区别在于,聚合物共混物是由两种或多种聚合物混合而成,以获得单相,而复合物则由两种或多种元素的组合而成,从而形成多相、多组分体系,其中每个元素反映了它们不同的身份和属性。关于聚合物共混物和复合材料的更多细节将在本文中讨论。
什么是聚合物混合物(polymer blend)?
聚合物混合物是两种或两种以上聚合物的组合,它们物理混合以获得单相。这意味着,不是分别获得每种聚合物的性能,而是通过混合少量聚合物获得一组性能。因此,每一种聚合物可能不会表现出自己想要的特性。共混物通常是在熔融状态下或溶解在溶剂中获得的。聚合物共混物可以是各种形式,如可混相、混相分离相、合金、相容、不相容、互穿和半互穿聚合物网络。聚合物共混物主要分为相容共混物和不相容聚合物共混物。相容聚合物共混物是可混溶的混合物,其中没有分离的相,只有一个相。这些类型的共混物具有优异的机械性能。不相容聚合物共混物是在混合后形成两个明确的分离相的混合物。这些类型的共混物通常具有较差的机械性能。然而,不相容的混合物比相容的混合物更常见。
什么是聚合物复合材料(polymer composite)?
聚合物复合材料是由两种或多种元素组成的化合物,最终形成多相、多组分体系。每一种元素都有自己的特性,即使在被整合到一种复合材料中之后,也能保持其物理和化学性质。一般来说,复合材料包含两种成分:聚合物和非聚合物。聚合物组分通常作为基体,而非聚合物组分作为填料(例如:纤维、薄片、金属、陶瓷等)。然而,在某些情况下,聚合物也被用作填料。因此,聚合物既可以作为填料,也可以作为复合材料的基体。合成聚合物和天然聚合物都可以用来**复合材料。通过混合天然和合成聚合物,可以制备出性能优越、应用范围更广的材料。直到今天,许多复合材料都是在天然聚合物的帮助下发展起来的,因为它们具有许多优点,如可生物降解性、毒性小和可用性。木材和骨头是天然复合材料的两个很好的例子。半纤维素和木质素作为木材中的聚合物基体,纤维素纤维作为填充物。玻璃纤维是人造复合材料的一个很好的例子。
聚合物混合物(polymer blend)和混合成的(composite)的区别
聚合物混合物和复合材料的定义:
聚合物共混物:聚合物共混物是两种或两种以上聚合物的组合,它们通过物理混合获得单相。
聚合物复合物:聚合物复合物是由两种或多种元素组成的多相、多组分体系的化合物
聚合物共混物和复合材料的特性:
一般成分:
聚合物混合物:聚合物混合物由两种或两种以上的聚合物组成
聚合物复合材料:聚合物复合材料由聚合物组分和非聚合物组分组成
粘结性:
聚合物混合物:聚合物混合物通常不会在聚合物之间形成牢固的化学键。
聚合物复合材料:聚合物复合材料具有聚合物和非聚合物之间的化学和物理结合。
参考文献:
Kulshreshtha,A.K.(2002年)。聚合物共混物和复合材料手册(第一卷)。拉皮斯拉出版社。
奥拉通吉,O.(2016年)。天然聚合物。斯普林格出版社,。
斯珀林,L.H.(2005年)。物理高分子科学导论。约翰·威利父子公司。
Image Courtesy:
“Glass with a polymer” By Cjp24 – Own work (CC BY-SA 3.0) via Comm*** Wikimedia