聚合物三元共混物核壳形态在熔融混合中的调控及其功能化

In this project,we will prepare a ternary blends with hierarchical core-shell structure (core-shell dispersed phase and tri-continous structure)via the prediction of interfical tension and the control of kinetic factors. Then the nano fillers are selectively introduced into the shell phase or interfical phase of hierarchical core-shell structure by employing melt mixing to obtain the functional core-shell structure composites.Through the study of the formation of core-shell structure and the effect of nano fillers on the evolution of core-shell structure in the composites. The relationship between mixing type and fillers content of nano particles and the evolution of core-shell structure can be estabished. Also the effect of the evolution of nano fillers added core-shell structure on the formation of functional core-shell composites can be well investigated. This project can obtain a kind of functional core-shell composites via simple melt mixing, and it has important scientic research value and practical application value.

本申请拟在不相容聚合物三元共混物中通过界面张力进行形态预测，通过熔体共混形成具有核壳形态的共混物，然后在动力学因素的调控下实现多层次的核壳形态，即核壳分散相结构和核壳三连续结构。然后通过熔融共混把功能化填料粒子引入到多层次核壳结构的壳层或者中间层中，从而制备功能化的核壳形态共混物。通过对核壳形态形成过程的控制以及填充功能填料粒子对核壳形态演变规律的研究，利用侧向多级熔体注入技术和调整组分比、粘弹比、加工参数等因素，以达到功能化聚合物三元共混物相形态控制和功能填料可控分布的同步实现，从而制备功能化共混材料。本申请能够实现熔融共混制备高性能和功能化核壳结构复合材料，具有重要的科学意义和应用价值。

本项目围绕申请书中提出的研究内容展开工作，主要以PVDF/PS/HDPE三元共混物为模型，形成了相形态理论预测与设计、形态调控与稳定以及结构功能化的研究路线。首先通过铺展系数法对相形态进行预测，结果表明，该体系的热力学稳定状态为完全润湿状态；其次通过改变加工外场、组分比、界面张力系统研究了相形态演变过程，并建立了核壳结构、三连续结构的形成规律。然后通过功能化粒子的选择性分布控制制备功能化复合材料，分别得到了以核壳结构为基础的高介电复合材料和以三连续结构为模板的超低逾渗高导电复合材料。此外，通过壳层与核层同时填充功能填料，制备了性能优异的电磁屏蔽材料。最后，在MWCNT表面引入不同分子量的PMMA，对功能化粒子表面进行修饰，实现相形态的控制以及功能化粒子的可控分布。本项目较好的完成了申请书提出的研究目标，实现了复杂核壳形态的构建与稳定和功能化复合材料的制备与调控，为获得功能化复合材料建立理论基础和提供新的技术途径。