具有稳定共连续结构聚合物合金的制备及相态形成机理

具有共连续结构的聚合物合金的优异性能和广阔应用前景一直备受人们关注。然而由于其为热力学不稳定结构，增容聚合物合金中，稳定的共连续结构只能在两相组分含量接近时才能得到。在少数相含量较低（<30vol%）时制备具有稳定共连续结构的增容聚合物合金一直是人们研究的热点和难点。申请人从增容体系相界面稳定性的角度入手，提出通过改变界面增容剂的结构和含量（比）来稳定共连续相态结构的新思路。本项目以聚烯烃（多数相）/极性聚合物体系为对象,利用熔融共混的方法，通过调控体系中原位形成的具有不同主链分子量接枝共聚物的含量，研究在一定加工条件下，组分粘度、原位形成的不同主链分子量接枝共聚物的含量（比）与合金体系形成稳定共连续结构时临界少数相含量之间的关系。找到在低少数相含量时聚合物合金中共连续结构形成和稳定存在的条件，明确共连续结构形成的机理，并制备高性能（高阻隔性和具有极性孔壁的高滤过性）聚烯烃基新型合金材料。

本项目系统研究了在不相容聚合物合金体系中形成稳定共连续结构的热力学和动力学因素，以PA6合金为研究对象，提出采用具有不同主链分子量的双组份复合增容剂来提高连续结构相界面稳定性的方法，在具有不对称组成的LDPE/PA6和PS/PA6合金体系中成功制备了在加工温度以上退火35分钟仍能稳定存在的共连续结构。对共连续结构的形成因素：如物料特性（粘度比、复合增容剂结构、含量及其组成）、加工条件（温度、剪切强度、混炼时间）等进行了系统研究。探究了在增容聚合物合金体系中形成共连续结构时热力学和动力学因素的匹配条件，明确了共连续结构的形成机理和影响因素，为大规模制备具有共连续结构的高性能聚合物合金提供了坚实的理论基础。另外，采用开环易位聚合的方法，制备了以聚乙烯为主链以PEG为支链的梳状共聚物，并系统研究了支链长度及含量对共聚物自身形态结构的影响，进一步明确了上述双组份复合增容剂中低分子量增容剂要想在热力学上形成具有较大曲率半径的两相界面所需要的支链密度和含量，完善了我们提出的利用复合增容体系在不相容聚合物合金中制备稳定共连续结构的理论基础。同时，研究了具有共连续结构的PE-g-PEG作为锂离子电解质时的特性，开辟了制备全固态锂离子电解质的新思路。