聚合物改性完整版

1、聚合物改性的目的、意义；聚合物改性的定义、改性的方法（大分类和小分类）答：改性目的及意义：改善材料的某些物理机械性能改善材料的加工性能降低成本赋予材料某些特殊性能、获得新材料的低成本方法提高产品技术含量，增加其附加值的最适宜的途径调整塑料行业产品结构、增加企业经济效益最常采用的途径聚合物改性的定义：通过各种化学的、物理的或二者结合的方法改变聚合物的结构，从而获得具有所希望的新的性能和用途的改性聚合物的过程改性的方法：化学改性：a、改变聚合物的分子链结构 b、接枝、嵌段共聚、互穿聚合物网络、交联、氯化、氯磺化等 物理改性：a、改变聚合物的高次结构 b、共混改性、填充改性、复合材料、表面改性等1.

2、 化学改性（改变分子链结构）和物理改性（高次结构）的本质区别答：化学改性改变聚合物分子的链结构 物理改性改变聚合物分子的聚集状态2. 共混物和合金的区别答：共混（指物理共混）的产物称聚合物共混物。高分子合金：不能简单等同于聚合物共混物，高分子合金-指含多种组分的聚合物均相或多相体系，包括聚合物共混物、嵌段和接枝共聚物，而且一般言，高分子合金具有较高的力学性能。工业上称：塑料合金。3. 共混改性的分类（熔融、溶液、乳液、釜内）答： 分类一：化学方法：如接枝、嵌段等；-化学改性物理方法： 机械混合、溶液混合、胶乳混合、粉末混合-混合 物理-化学方法-反应共混分类二：熔融共混：机械共混的方法，最具工

3、业价值，是共混改性的重点；溶液共混：用于基础研究领域，工业上用于涂料和黏合剂的制备；乳液共混：共混产品以乳液的形式应用；釜内共混：是两种或两种以上聚合物单体同在一个反应釜中完成其；聚合过程，在聚合的同时也完成了共混。4. 共混物形态研究的重要性5. 共混物形态的三种基本类型（均相、海-岛、海-海）答：均相体系：一般本体聚合、溶液聚合才形成均相体系非均相体系：海-岛结构：连续相+分散相（基体）海-海结构：两相均连续，相互贯穿6. 相容性对共混物形态结构的影响答：在许多情况下，热力学相容性是聚合物之间均匀混合的主要推动力；良好的相容性是聚合物共混物获得良好性能的重要前提。两种聚合物的相容性越好就越

4、容易相互扩散而达到均匀的混合，过渡区也就宽广，相界面越模糊，相畴越小，两相之间的结合力也越大。 两种聚合物完全不相容，两种聚合物链段之间相互扩散的倾向极小，相界面很明显，其结果是混合较差，相之间结合力很弱，共混物性能不好。为改进共混物的性能需采取适当的工艺措施，例如采取共聚-共混的方法或加入适当的增容剂两种聚合物完全相容或相容性极好，这时两种聚合物可相互完全溶解而成为均相体系或相畴极小的微分散体系。7. 与形态有关的要素答：A：分散度和均一性-主要针对“海-岛”两相体系提出的分散度：指两相体系中分散相物料的破碎程度，常用分散相颗粒的大小和平均粒径来表示；均一性：分散相物料分散的均匀程度，亦即分

5、散相浓度的起伏大小B：相界面：分散相与连续相之间的交界面，界面强度的大小对共混物性能有关键的影响，是共混研究的热点8. 应力-应变曲线的影响因素答：温度、材料的性能、外力、拉伸速率、拉伸时间9. 形态研究的方法SEM和TEM的差别（分辨率、制样方法）答：TEM：分辨率高。制样：染色法：四氧化锇（OsO4），适用于组分之一为含双键的橡胶的共混体系；四氧化钌(RuO4)染色法（适用于各类饱和键高聚物材料的染色）SEM：分辨率较低。制样：冷冻脆断法：适用于用扫描电镜观察以塑料为连续相、橡胶为分散相的橡胶/塑料“海-岛结构”的两相体系共混物。将待测的共混样品冷冻、冷冻温度低于塑料的脆化温度以下，但高于

6、橡胶的玻璃化温度以上。脆断时，塑料连续相会脆断，而在断面上留下橡胶小球。10. 共混物对分散相粒径和分布的要求（应有一个最佳值和分布应该窄点）答：为使得聚合物共混物有预期的性能，要求共混物分散相组分的分散具有良好的均一性，分散相的平均粒径和粒径分布应控制在一定的范围内。一般粒径应有一最佳值且粒径分布窄些为宜。如：SBS/PS共混体系，SBS为分散相，最佳粒径大小为1m11. 相容性的概念及8个判据答：溶解度参数（）相近原则：因为G=H0,因此，要使G 0，即要求H 0；根据溶液理论：H （A-B)2 A 与B 越接近， H越小，聚合物对的相容性越好；当A=B 时， H=0，最小，此时聚合物对相

7、容性最好 共同溶剂原则 （试验法）：分别向两组组分中加入相同的溶剂，形成两组新的溶液，再将这两组新的溶液混合，若溶液出现相分离，则不相容；若无相分离，则相容浊点法则：共混物由均相体系变为非均相体系时，共混物的透光率会发生变化，把该相转变点称为“浊点”。浊点可以通过一定的方法测试出来。 聚合物对只有在一定的温度和浓度范围内才会完全相容，条件改变后会发生相分离。薄膜法：不同的聚合物折射率不同，将共混物制成均相溶液后制成薄膜，如果薄膜的透明度差且脆，则为不相容；反之，若薄膜透明且有韧性，则相容性良好显微镜法：该法是目前分析共混物相容性的最准确，最直观，最有用的技术。对不相容或部分相容的体系，还可以进

8、一步确定出分散相的颗粒大小、分布、形态和包藏结构等信息Tg法则：是比较科学、常用的方法。Tg的测定方法：动态力学法（DMA）、差热分析法（DTA）、示差量热扫描法（DSC）等。 a-完全相容，b-部分相容，c-不相容 红外光谱法：组分之间发生相互作用，组分的红外谱带与共混物的谱带不同，会发生位移，偏移一般发生在一些反应性基团的谱带位置上。特别是组分之间生成氢键时，偏移会更加明显。反相色谱法：主要测定共混组分的相分离行为。一般无法用浊点法12. 平衡粒径的概念、软包硬法则、等粘点的概念答：平衡粒径：当破碎过程和凝聚过程的速度相等时，达到动态平衡，此时分散相粒子的粒径也达到一个平衡值，这一平衡值称

9、为“平衡粒径”软包硬法则：粘度低的一相倾向于形成连续相，而粘度高的一相倾向于形成分散相。即粘度高的一般为硬相，而粘度低的一般为软相等粘点：A组分与B组分的粘度相等的一点。此时分散相的颗粒尺寸最小13. 形态研究的主要内容答：形态研究：1. 相属：谁为分散相，谁为连续相连续相-影响共混物的模量和弹性；分散相-冲击性能（增韧体系）、光学性能、传热和 抗渗透2. 分散相的颗粒大小和颗粒分布 3. 相界面14. 应力-应变曲线的影响因素答：温度、材料的性能、外力、拉伸速率、拉伸时间15. 应力-应变曲线的影响因素答：温度、材料的性能、外力、拉伸速率、拉伸时间16. 玻璃态和结晶态聚合物的拉伸曲线的相同

10、点与差别答：相同点：都经历弹性变形、屈服成颈、发展大形变、应变硬化等阶段。拉伸的后阶段：材料都呈现强烈的各向异性，断裂前的大形变在室温下不能自发回复，加热后都能恢复原状。差别：a 晶态高聚物的拉伸伴随着比玻璃态聚合物的拉伸过程复杂的多的分子聚集态的变化。结晶态聚合物包含着结晶的破坏，取向和再结晶的过程。而玻璃态高聚物只发生分子链的取向，不发生相变。b 冷拉范围不同：玻璃态-TbTg ； 结晶聚合物-TgTm 17. 玻璃化转变的性能（表征方法、基本规律、影响因素，与均相聚合物相比的区别）答：:与均相聚合物相比，聚合物共混物的玻璃化转变有两个主要特点：一般有两个玻璃化温度；玻的璃化转变区温度范围

11、有不同程度的加宽。1. 基本规律：用损耗角正切tg峰的强弱表示玻璃化转变的强度，一般有以下规律： (1) 构成连续相的组分其tg峰较强，构成分散相的组分其tg峰较弱； (2) 在其它条件相同时，分散相tg峰随其含量增加而变强； (3) 分散相tg峰的强弱与其形态结构有密切关系。一般而言，起决定作用的是分散相的体积分数。当分散相重量分数不变时，分散相的体积分数越大，其tg峰越强。对tg峰值起决定作用的是橡胶相的体积分数而非重量分数。（橡胶增容塑料例子）2.影响因素：动态力学损耗峰随橡胶相体积分数的增加而迅速变强；当橡胶粒子内次包裹物的浓度增加时，损耗峰向高温方向移动。 橡胶粒子内次包裹物；交联使

12、橡胶相的玻璃化转变很快移向高温。分散相颗粒的大小对共混物的玻璃化转变亦有影响：1）当颗粒尺寸减小时，由于机械隔离作用增加，分散相的tg峰值有所下降。2）当以Tg较低的组分为基体， Tg较高的组分为分散相时，虽然两种组分的相容性很小，但当分散相颗粒很小时，分散相的Tg亦有明显下降。例如SBS三嵌段共聚物，苯乙烯嵌段相畴为120A时，其Tg的下降20之多。3），某些共混体系，分散相颗粒的比表面小于25m-1时有两个Tg，而当比表面大于25m-1时，只能观察到一个Tg 。18. 力学松弛性能松弛时间谱的变化、原因及应用答：变化：共混物力学松弛性能的最大特点是力学松弛时间谱的加宽。原因：凡是使聚合物体

13、系结构不均一性增加的因素，一般都会使力学松弛时间谱加宽。例如，聚合物的部分结晶作用、不完全相容的增塑剂的加入以及其他一些造成微观相分离的因素都会使聚合物体系力学松弛时间谱加宽应用：由于力学松弛时间谱的加宽，共混物具有较好的阻尼性能，这对在防震和隔音方面的应用很重要。19. 影响形态的因素答：影响形态的因素：共混组分的配比组分熔体粘度粘度与配比的综合影响粘度比、剪切应力和界面张力的综合影响：粘度比与分散相粒径的关系： 粘度比等于1时，颗粒尺寸最小。剪切应力和界面张力对分散相粒径的影响： 增大剪切力，分散相粒径降低； 降低界面张力，分散相粒径降低。其它因素： 共混设备，工艺条件 如时间、温度，加料

14、顺序（一段法和二段法）等20. 制备高抗冲共混物的三个条件答：所用橡胶的Tg必须远低于室温或远低于材料的使用温度；橡胶不溶于基体树脂中以保证形成两相结构；橡胶与树脂之间要有适度的相容性以保证两相之间有良好的粘合力。当然，也可采用其它方法来提高两相之间的粘合力，例如采用接枝共聚、加入增容剂等； 21. 影响橡胶增韧塑料冲击强度的因素答：连续相-树脂基体：分子量及分布，特性和组成分散相-橡胶相的影响：橡胶含量、粒径大小、橡胶的Tg、与树脂的相容性、次包裹物含量、橡胶交联度、橡胶粒子直径及间距连续相与分散相的结合力的影响-橡胶相与树脂相的结合力的影响22. 玻璃态聚合物大变形的机理剪切带和银纹（概念

15、，差别，结构、形成的原因、结果，相互作用）答：A、剪切带 概念：与晶体相比，其剪切屈服形变是较为弥散的。但是，在一定条件下，聚合物亦可产生明显的局部剪切形变，形成所谓“剪切带”；结构：剪切带具有精细的结构，根据电镜观察，剪切带的厚度约1m，宽约550m。剪切带由大量不规则的线簇构成，每一条线的厚度约0.1m。 剪切带一般位于最大剪切分力的平面上，与所施加的张应力或压应力成45角.但是，由于剪切形变时体积未必毫无变化，并且形变时试样可能出现各向异性，所以角会与45有偏差。形成原因：其一，是出于聚合物的应变软化作用；其二，是由于结构不均匀、结构及几何尺寸上的缺陷或其他原因所造成的局部应力集中。事实

16、上，剪切带的形成是一种局部应变现象。 其三，剪切带的产生和剪切带的尖锐程度还与温度、形变速率以及试样的热历史有关。剪切变形的结果： 聚合物样品发生剪切屈服后，即产生细颈，并发生大形变。样品发生剪切屈服的特征，是产生细颈。剪切屈服时，样品密度不变。剪切带的形成，使外部作用于样品上的能量在一定程度上被耗散掉，赋予材料一定的韧性。B、银纹 概念：玻璃态聚合物在应力作用下会产生发白现象应力发白现象（亦称银纹现象）。形成原因：银纹化与剪切带一样也是一种局部屈服形变过程。银纹化的直接原因：也是由于结构的缺陷或结构的不均匀性而造成的应力集中。 注意：银纹可进一步发展成裂纹，所以它常常是聚合物破裂的开端。但是

17、，形成银纹要消耗大量能量，因此，如果银纹能被适当地终止而不致发展成裂纹，那么它反而可延迟聚合物的破裂，提高聚合物的韧性。 结构：裂纹就是小的裂缝，裂纹常见于应力破损中的硬脆物体，例如玻璃、陶瓷等。裂纹的产生是材料破坏的根本原因。银纹是由聚合物大分子连接起来的空洞所构成，可以设想，将裂纹的“两岸”用聚合物“细丝”连接起来即成银纹。反之，若银纹中的聚合物细丝全部断裂则成裂纹。银纹中的聚合物细丝断裂而形成裂纹的过程叫银纹的破裂 。结果：材料产生银纹时，会出现应力发白现象。由于产生银纹时，材料内部会出现大量空洞，导致样品密度降低。银纹化过程的特征：应力发白、密度下降。银纹中的聚合物分子发生很大程度的塑

18、性形变和粘弹形变。这就可以使外力作用于样品的能量被消耗掉。在应力作用下银纹中的大分子沿应力方向取向，并穿越银纹的两岸，如图所示，这赋予银纹一定的力学强度与剪切带的相互作用：银纹遇上己存在的剪切带而得以愈合、终止。这是由于剪切带内大分子高度取向从而限制了银纹的发展；在应力高度集中的银纹尖端引发新的剪切带，新产生的剪切带反过来又终止银纹的发展；剪切带使银纹的引发及增长速率下降并改变银纹动力学的模式。 23. 常见的填充剂的性质和用途答：活性碳酸钙：性能：碳酸钙经过表面处理得到。与聚合物有较好的界面结合，有助于改善填充体系的力学性能。用途：降低成本、改善性能陶土：性能：优良的电绝缘性；阻燃作用，辅助

19、阻燃改性用途：如PVC中加入陶土，可以使得电绝缘性能提高；PS中添加陶土，可以用于薄膜，具有良好的印刷性； PP中，陶土可以用作结晶成核剂；陶土还具有一定的阻燃作用，可以用作辅助阻燃改性。滑石粉：层状和片状结构用途：提高塑料的刚性，硬度，阻燃性能，电绝缘性能。尺寸稳定性，并具有润滑作用，常用于PP,PS等云母：鳞片状结构，具有玻璃般光泽，加工性能良好，良好电绝缘性，易与塑料混合。用途：填充PP,PE等塑料，提高塑料基体模量，提高耐热性，降低制品收缩率，防止翘曲等白炭黑：用途：用于橡胶补强，提高塑料硬度，改善耐热性 炭黑：橡胶中用于填充剂和补强剂。改善加工工艺，黑色着色剂；塑料制品中提高制品耐光老化性能。24. 共混物的流变性答：共混物熔体的流变性能包括：熔体的流变曲线、熔体粘度和熔体的粘弹性等25. IPN概念答：由两种或多种互相贯穿的交联聚合物组成的共混物，其中至少有一种组分是紧邻在另一种组分存在下聚合或交联的，叫做互穿聚合物网络，简称IPN26. 填料的基本特征参数答：填料的细度：填料的改性作用（增强、增韧、提高耐候性、阻燃、绝缘、抗静电）必须在填料的颗粒大小达到一定的限度并均匀分散才可实现。细度可以用目数或