苯乙烯类嵌段共聚物的形态结构
化学先生 / 2019-10-04
嵌段共聚物的形态是最令人感兴趣的，它与无规共聚物的最大差别是它是相分离体系，聚苯乙烯和聚二烯烃两相保留了各自均聚物的许多性能，例如，这类嵌段共聚物有两个玻璃化转变温度，分别对应于各自的均聚物。面无规共聚物只有一个玻璃化转变温度，如图9-7所示。这表明室温下，在SBS. SBR嵌段共聚物中案苯乙烯相是强、硬的。面案二场经相是软、弹性的。
如果在SBS嵌段共聚物中案苯乙烯相只古总体积的很小一部分，有理由假定 图9-8所示的相态结构，在此相态结构中，聚苯乙烯相为分离的球形区城。由于每个案二烯烃分子链的两端都被聚苯乙师链段封编。因此这些硬的聚苯乙烯相畴作为物理连接点面使整个体系变成了交联的网络结构，这与常规硫化橡胶在很多方面相似，但是这种交联是通过物理过程面不是化学过程形成的，因此不稳定。室温下，这种类型的嵌段共聚物具有硫化橡胶的许多性能，但受热后，聚苯乙烯相畴软化，交联网络的强度下降，最终嵌段共聚物可以流动。当受热的嵌段共聚物冷却后，聚苯乙烯相畴又重新变硬，原有的性能恢复。同样，这种嵌段共聚物也可以溶于溶剂(指那些可以使各自的均聚物同时溶解的溶剂)，待溶河挥发后得到同样的相态结构，
图9-8所示的理想相态结构是根据SBS嵌段共聚物的力学性能和流变行为推测出来的，并且相态结构还随着两嵌段的比例不同面发生变化，但在当时，财上述相态结构还仅仅是推测，并未得到电子显微镜照片的直接支持，这是由于聚苯乙烯微区大小不能在可见光范围内观测到，这也正是为什么这些嵌段共聚物是透明的原因。后来，开发了四氧化银染色技术，使得人们可以通过电子显微镜来直接观察三嵌段共聚物的微观形态，证明了上述推测至少在概念上是正确的。
后来有人提出了嵌段共聚物的形态随组成变化的更详细模型，如图9-9所示，着聚苯乙烯含量的增加，聚苯乙烯相从球形变化至柱形。当橡胶相和聚苯乙烯相的体积分数大约相等时，形成夹层结构。聚苯乙烯含量继续增加时，聚苯乙烯形连族相，面橡胶相则是以柱形或球形分散在其中。图9-9 所示的形态得到了电子是微镜照片的支持，当聚苯乙烯含量约为50%时，嵌段共聚物呈规则的夹层结构。当聚苯乙烯含量约为30%时，聚苯乙烯相畴以十分规则的六角排列柱状结构分散在弹性连续相中。严格控制加工条件时，挤出棒材也具有相似的结构，井且通过X射线小角散射证实了它近平是完整的“单品”。挤出棒材的超薄切片的电镜观察也证明它的形态结构规则，并且柱状聚苯乙烯相畴无限长此外，还发现嵌段共聚物在报病剪切场作用下可以更有效地排列成紧密的六角柱状结构或夹层结构。
尽管上面的解释是针对SBS嵌段共聚物的，但同样也适用于其他嵌段共聚物，如(SB)n、(SB)nX (X表示多官能连接点)。这是由于它们也能形成类似图9-8所示的网状结构。然而，SB、BSB等嵌段共聚物不能形成这种相态结构，这是由于每个聚二烯烃分子链只有一端与聚苯乙烯链段相连。正因为如此，SB、BSB等嵌段共聚物与常规硫化橡胶的性能完全不同，它们的强度往往很低。
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