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相容

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相容是指共混物各组分彼此相互容纳,形成宏观均匀材料的能力。

大量的实际研究结果表明,不同聚合物对之间相互容纳的能力,是有着很悬殊的差别的。某些聚合物对之间,可以具有极好的相容性;而另一些聚合物对之间则只有有限的相容性;还有一些聚合物对之间几乎没有相容性。由此,可按相容的程度划分为完全相容、部分相容和不相容。相应的聚合物对,可分别 称为完全相容体系、部分相容体系和不相容体系。

基本信息

拼读

英 [kəm,pætɪ'bɪlɪtɪ] [1]

美 [kəm,pætə'bɪləti] [2]

词典释义

n. 互换性;兼容性;相容性(并存亲和、协调、配伍);适应性

词组短语

electromagnetic compatibility 电磁适应性

incentive compatibility 激励相容;剌激的协调性

compatibility test 适应性实验;可适性试验

例句

1. However, that's not the compatibility we're talking about.

不过,那些都不是我们要谈论的兼容性。

2. This illustrates the application compatibility with the new version.

这说明了新版本的应用程序兼容性。

3. How can these positions be used in the debate on the compatibility of scienceand religion?

这些立场如何才能用在对于科学和宗教的兼容性的辩论中呢?

相容性热力学

从热力学角度来看,聚合物的相容性就是聚合物之间的相互溶解性,是指两种聚合物形成均相体系的能力。若两种聚合物可以任意比例形成分子水平均匀的均相体系,则是完全相容;如硝基纤维素-聚丙烯酸的甲脂体系。若是两种聚合物仅在一定的组成范围内才能形成稳定的均相体系,则是部分相容。如部分相容性很小,则为不相容,如聚苯乙烯-聚丁二烯体系。

相容与否决定于混合物的混合过程中的自由能变化是否小于0。即要求△G=△H-T△S<0。对于聚合物的混合,由于高分子的分子量很大,混合时熵的变化很小,而高分子-高分子混合过程一般都是吸热过程,即△H为正值,因此要满足△G<0是困难的。△G往往是正的,因而绝大多数共混高聚物都不能达到分子水平的混合,或者是不相容的,形成非均相体系。但共混高聚物在某一温度范围内能相容,像高分子溶液一样,有溶解度曲线,具有最高临界相容温度(UCST)和最低临界相容温度(LCST),这与小分子共存体系存在最低沸点和最高沸点类似。大部分聚合物共混体系具有最低临界相容温度,这是聚合物之间相容性的一个重要特点。

完全相容

聚合物对之间的相容性,可以通过聚合物共混物的形态反映出来。完全相容的聚合物共混体系,其共混物可形成均相体系。因而,形成均相体系的判据亦可作为聚合物对完全相容的判据。如前所述,如果两种聚合物共混后,形成的共混物具有单一的Tg,则就可以认为该共混物为均相体系。相应地,如果某聚合物对形成的共混物具有单一的Tg,则亦可认为该聚合物对是完全相容的。

从以上叙述中可以看出,"部分相容"是一个很宽泛的概念,它在两相体系的范畴之内,涵盖了不同程度的相容性。对部分相容体系(两相体系),相容性的优劣具体体现在界面结合的牢固程度、实施共混的难易,以及共混组分的分散度和均一性等诸多方面。

对于两相体系,人们总是希望其共混组分之间具有尽可能好的相容性。良好的相容性,是聚合物共混物获得良好性能的一个重要前提。然而,在实际应用中,许多聚合物对的相容性却并不理想,难以达到通过共混来对聚合物进行改性所需的相容性。于是,就需要采取一些措施来改善聚合物对之间的相容性。

所谓相容性系指两种或多种物质混合时的相互亲合性,即分子级的可混性,相容性好能够形成均质混合体系。

研究方法

在聚合物共混物制备完成之后,可以对组分之间的相容性进行测定和研究。测定相容性的方法有玻璃化转变温度法、红外法、电镜法、浊点法、反相色谱法等。

玻璃化转变温度法

用测定共混物的玻璃化转变温度Tg,并与单一组分玻璃化温度进行对比的方法,是测定与研究共混组分相容性的最常用的方法。

一般可采用动态力学性能方法测定玻璃化转变时的力学损耗峰,作为7 的表征。共混物的7 峰与单一组分的丁8峰的关系,可以有三种基本情况,如图1所示。

部分相容的聚合物,其共混物为两相体系。聚合物对部分相容的判据,是两种聚合物的共混物具有两个Tg,且两个Tg峰较每一种聚合物自身的Tg峰更为接近。在聚合物共混体系中,最具应用价值的体系是两相体系。由于部分相容的聚合物,其共混物为两相体系,相应地,研究者对于部分相容体系也给予了更多的关注,成为研究的重点。

还有许多聚合物对是不相容的。不相容聚合物的共混物也有两个Tg峰,而且,两个Tg峰的位置与每一种聚合物自身的Tg峰是基本相同的。

除了动态力学性能测试方法外,其它可用于测定玻璃化转变温度的方法,如DSC法,也可以用来表征共混组分之间的相容性。

红外光谱法

红外光谱法也可以用于共混组分的相容性研究。对于具有一定相容性的共混体系,各组分之间彼此相互作用,会使共混物的红外光谱谱带与单一组分的谱带相比,发生一定的偏移。偏移主要发生在某些基团的谱带位置上。当共混组分之间生成氢键时,偏移会更为明显。

电镜法

采用电子显微镜拍摄的共混物形态照片,也可用于研究共混组分之间的相容性。一般来说,当共混组分之间相容性较好,且形成了一定厚度的界两过渡层时,在电镜上可观测到两相之间界面较为模糊。

此外,当共混工艺相同时,相容性好的共混体系其分散相粒径也较为细小。电镜法可与其它表征方法合并使用,作为相容性的辅助表征方式。

浊点法

两种聚合物形成的共混物,往往不能在任意的配比和温度下实现彼此相容。有一些聚合物对,只能在一定的配比和温度范围内是完全相容(形成均相体系)的,超出此范围,就会发生相分离,变为两相体系。按照相分离温度的不同,又分为具有"低临界相容温度"(LCST)与"高临界相容温度"(UCST)两大类型,如图2所示 。

共混物的相分离温度和发生相分离的组成的关系图,被称为共混物的相图。共混物相图所表征的相分离行为,显然可以用来研究共混组分之间的相容性。

当共混物由均相体系变为两相体系时,其透光率会发生变化,这一相转变点就被称为浊点,且可以用测定浊点的方法测定出来。浊点法在对于相容性进行理论研究时,是常用的方法。

参考来源