高分子改性材料的应用

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姓名：李毅

学号：5404310016

专业班级：工业工程101

天然高分子改性材料的发展以及运用

姓名：李毅学号：5404310016 班级：工业工程101

摘要：本文介绍了淀粉、木质素、甲壳素、壳聚糖及瓜尔胶等几种天然高分子材料的研究进展以及改性方法，同时通过几种不同的化学反应详细介绍了壳聚糖的应用，同时介绍了其他几种在当代生活不同领域的应用。

关键词：天然高分子，改性，羧甲基化反应，酯化反应，酰化反应，接枝反应，运用，阻燃和耐热。

正文部分：

1.引言

近年来基于石油产品的合成高聚物材料也已广泛应用于包装、日用品、医用、建材、宇航、工业和农业各个领域，。然而，基于石油资源的合成高分子材料大量使用不仅造成环境污染，而且以后将面临石油资源逐渐枯竭的威胁。而天然高分子来源于自然界中动物、植物和微生物，它们是取之不尽，用之不竭的可再生资源。所以在石油资源日益匮乏和价格持续高涨之际，天然高分子的研究和利用出现新的发展机遇。天然高分子中含量最丰富的资源包括纤维素、木质素、甲壳素、淀粉、各种动植物蛋白质以及多糖等，它们具有多种功能基团，可通过化学、物理方法改性成为新材料，也可通过化学、物理及生物技术降解成单体或低聚物用作能源以及化工原料。因此，近年在该领域的基础和应用研究的优秀成果以及日益增强的全球环境法则的压力共同作用下已孵化出这一新兴行业。

2.天然高分子材料的研究进展以及运用

2.1 淀粉

天然淀粉资源十分丰富，如土豆、玉米、木薯、菱角、小麦等均有高含量的淀粉，据统

计，自然界中含淀粉的天然碳水化合物年产量达5000亿t，是人类可以取用的最丰富的有机资源。淀粉及其衍生物是一种多功能的天然高分子化合物，具有无毒、可生活降解等优点。它是一种六元环状天然高分子，含有许多羟基，通过这些羟基的化学反应生产改性淀粉，另外，淀粉还能与乙烯类单体如丙烯腈、丙烯酸、丙烯酰胺等通过接枝共聚反应生成共聚物。这些共聚物可用作絮凝剂、增稠剂、黏合剂、造纸助留剂等。近年来淀粉的接枝共聚研制新型絮凝剂在国内也取得长足进展，有人用淀粉与二甲基二烯丙基氯化铵接枝共聚制得阳离子淀粉，实验对炼油废水、生活废水有较好的处理效果，COD去除率可达70％以上，色度残留率低于20％，是一种较好的絮凝剂。淀粉-聚丙烯酰胺接枝共聚物作为有机高分子絮凝剂的研究早巳受到人们的重视，并有不少成果问世。我国尹华等以淀粉为基本原料，加入丙烯酰胺、三乙胺、甲醛和适量的盐酸进行接枝共聚反应，合成出一种阳离子型高分子絮凝剂FNQE，该药剂具有独特的分子结构和较高的相对分子质量分布。FNQE对高岭土悬浊液有良好的絮凝除浊效果，对城市污水在投药量为10mg／L时即能达到理想的净化效果，浊度、色度的去除率均在90％以上。

2.2 ，木质素

木质素与纤维素、半纤维素粘结在一起形成植物的主要结构，是植物界中非常丰富的天然高分子。相对于其它天然高分子，木质素具有更为复杂的组成及多级结构，是最难认识和应用的天然高分子之一。但是，木质素分子具有众多不同种类的活性官能基，兼具可再生、可降解、无毒等优点，而且工业木质素来源于造纸黑液，成本低廉，因而被视为优良的绿色化工原料，其综合利用备受关注。在应用和研究较为活跃的木质素高分子材料领域，可通过化学反应和物理共混将木质素与酚醛树脂、聚氨酯、聚烯烃、橡胶、聚酯、聚醚、淀粉、大豆蛋白等复合，提高材料的性能并降低成本。木质素是一种与工程塑料极为相似的，具有高

抗冲强度且耐热的热塑性高分子，与其它聚合物复合后可以提高流动性和加工性能。木质素的生物可降解性是其在高分子材料领域应用的主要动力之一。虽然木质素在正常状况下降解速率极为缓慢，但是可以通过添加某些小分子或使用特定的菌种(常见如白腐菌)加速这一过程，因此可以在一定程度上实现其降解周期的可控。木质素是一种优良的橡胶、聚烯烃等的填充增强材料。木质素最大的优势就在于具有大量多种类型的活性官能基，可通过化学修饰实现不同的物理性质，因此如何通过对木质素结构的控制优化材料性能是该领域的重要科学问题。目前发现通过构筑特殊网络结构、形成星型结构的共聚物以及调控分子间相互作用强度，均能造成材料性能的明显改善。此外，降低经济成本也是广泛研究木质素作为填充材料的重要原因。阻燃和耐热是高分子材料发展的新趋势。木质素分子中紫丁香基苯环上的甲氧基对羟基形成空间位阻结构，该受阻酚结构可以捕获热氧老化过程中生成的自由基而终止链反应，进而提高材料的热氧稳定性。同时，该受阻酚结构对自由基的捕获还使其成为光稳定剂，增强材料对紫外线辐射的耐受。木质素因含有众多的芳环而具有屏蔽紫外线辐射的能力。利用硝化木质素与聚氨酯接枝互穿网络涂料涂敷再生纤维紊膜后，发现紫外光对该膜材料的透过率下降至零，即紫外光被完全屏蔽。木质素与结晶聚合物复合，表现出明显的成核剂性能。通过对木质素粒子对聚3-羟基叔丁酯结晶行为的研究发现，木质素的添加使球晶生长速率加快，但对晶体结构和结晶度完全没有影响。木质素或其醇化衍生物对材料中结晶性聚合物组分结晶度的提高，使材料在室温下的模量明显增加。

2.3 甲壳素核聚糖

甲壳素是自然界中仅次于纤维素的第二大生物材料，它也是地球上除蛋白质外数量最大

的含氮天然有机物。壳聚糖是甲壳素脱乙酰化后的产物。甲壳素因其化学性质不活泼，溶解性差，使其应用受到限制。而甲壳素脱乙酰产物壳聚糖能溶解于少数稀酸溶液中。由于壳聚糖分子内存在大量游离氨基，使得其溶解性能较甲壳素有很大提高，同时反应活性大大增强。壳聚糖能通过分子中的氨基、羟基与大部分重金属离子形成稳定螯合物的性质，可应用于贵金属回收、工业废水处理；壳聚糖是一种天然生物活性物质，其特有的直链聚阳离子结构具有抑菌、消炎、保湿等功能，可用于医药、化妆品配方等领域；对壳聚糖进行降解得到低聚水溶性壳聚糖，在食品和日用化学品方面也具有广泛的用途。同时因壳聚糖分子内存在的游离氨基和羟基，经过化学改性可得到一系列壳聚糖衍生物，引入新的化学活性基团l4 J，改变其物理化学性质，大大拓展应用范围[5]因而壳聚糖及其衍生物的应用开发研究已引起人们广泛的重视。壳聚糖同时含有氨基和羟基，可通过对其进行修饰反应生成不同结构和不同性能的衍生物。

2.3.1 酰化反应

壳聚糖的酰化反应是壳聚糖与酰氯或酸酐的反应，从而导入不同分子量的脂肪族或芳香族酰基。酰化反应可在羟基上进行，也可在氨基上进行。使用不同的溶剂与催化剂，可得到酰化度不同的壳聚糖。经酰化后的壳聚糖溶解度明显提高，应用领域扩大。N-甲酰化壳聚糖用于人造纤维中，可提高纤维对酸性染料的亲和力，并增强其物理性能；N-己酰、N-辛酰基壳聚糖是血液相容性材料。

2.3.2 羧甲基化反应

羧甲基化反应是指用氯乙酸或乙醛酸在壳聚糖的6一羟基或氨基上引入羧甲基。在碱性条件下，壳聚糖与氯乙酸反应得到黄色羧甲基壳聚糖。利用氨基与醛基反应生成碱的性质，选择分子结构中含有羧基、羟基等亲水基团的醛，经NaBH4还原得N一羧甲基化壳聚糖：除乙醛酸外，、水杨醛等同样具有上述反应的性质。

N—CM对金属离子的螯合能力较强，且具有很好的保湿性、稳定性和抑菌性

2.3.4 酯化反应

壳聚糖的硫酸酯化和磷酸酯化是其化学改性中主要产物之一。硫酸酯化试剂有浓硫酸、二氧化硫/三氧化硫、氯磺酸比啶等。硫酸酯化反应除在羟基氧上外，在氨基上也可进行硫酸酯化。壳聚糖硫酸酯化衍生物在结构上与肝素相似，具有抗凝血作用。磷酸酯化壳聚糖的制备可用P2O5 在甲磺酸中进行。高取代度磷酸酯化壳聚糖溶于水，与己二酰二氯交联可得到树脂，用于吸附金属离子。

2.3.5 连枝反应

甲壳素及壳聚糖的接枝物主要用于环境科学方面，如用作絮凝剂、离子交换树脂、生物降解塑料等。通过在甲壳素或壳聚糖的葡萄糖单元上接枝乙烯基单体或其它单体，合成半聚合物多糖，可将合成聚合物的优异性能赋予甲壳素或壳聚糖。甲壳素和壳聚糖的接枝共聚合反应可以在多种条件下，以不同的机理进行。如用过硫酸钾、过氧化氢、亚铁离子等氧化-还原不相同的，即使对某电子设备或测试系统的接地母线、接地排或具体的接地走线，由于各种接地电流的流通，也会使同一接地系统上各点电位不一致而引进干扰。为了尽量削弱干扰，采取“一点接地”的原则。接地除了要可靠和接地电阻要小以外，低电平电路的信号地线最好接入单独的地线网。如果受条件限制，信号地线与其他地线共用一地线网时，应尽量避免因电流流经公共地线的阻抗所产生的干扰电压，即把低电平电路的信号地线、噪声电路（包括电动机和继电器等）的噪声地线、由机壳或机箱组成的金属件地线以及电源地线等分开，分别接至地线网。引发剂；偶氮：二异丁腈引发剂；或通过光、γ-射线以及甲壳素硫醇来引发乙烯基单体在多糖主链上进行自由基接枝共聚。以过硫酸钾为引发剂，壳聚糖可与甲基丙烯酸甲酯(MMA)

发生接枝反应，壳聚糖氨基参与了反应过程。MMA还能用三正丁基硼烷作引发剂在甲壳素上接枝，反应在水存在下进行，经水溶剂化的甲壳素与三正丁基硼烷形成络合物，产生游离基，从而引发接枝反应。

3.结语

近年来，天然高分子领域的研究及应用开发正在迅速发展，并可望在以后对材料科学和技术做出重大贡献。同时，该领域的研究与开发也必将带动纳米技术、生物催化剂、生物大分子自组装、绿色化学、生物可降解材料、医药材料的发展，并提供新的商机。

参考文献

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[10]Hu liqun ，The biological properties of chitosan and its application in ophthalmology

The modified natural polymer material development and Application Name：Li Yi Student Number：5404310016 Class：IE 101 Abstract: T his article describes several natural polymer of starch, lignin, chitin, chitosan and guar gum and other materials are reviewed and modified methods, through several different chemical reactions described

in detail the application of chitosanalso introduced several other applications in contemporary life in different fields.

Key Words：Natural polymers, modified, carboxymethylation reaction, esterification, acylation, the grafting reaction, the use of flame-retardant and heat.

高分子改性材料的应用

天 然 高 分 子 改 性 材 料 的 发 展 以 及 运 用 景 姓名：李毅 学号：5404310016 专业班级：工业工程101

天然高分子改性材料的发展以及运用 姓名：李毅学号：5404310016 班级：工业工程101 摘要：本文介绍了淀粉、木质素、甲壳素、壳聚糖及瓜尔胶等几种天然高分子材料的研究进展以及改性方法，同时通过几种不同的化学反应详细介绍了壳聚糖的应用，同时介绍了其他几种在当代生活不同领域的应用。 关键词：天然高分子，改性，羧甲基化反应，酯化反应，酰化反应，接枝反应，运用，阻燃和耐热。 正文部分： 1.引言 近年来基于石油产品的合成高聚物材料也已广泛应用于包装、日用品、医用、建材、宇航、工业和农业各个领域，。然而，基于石油资源的合成高分子材料大量使用不仅造成环境污染，而且以后将面临石油资源逐渐枯竭的威胁。而天然高分子来源于自然界中动物、植物和微生物，它们是取之不尽，用之不竭的可再生资源。所以在石油资源日益匮乏和价格持续高涨之际，天然高分子的研究和利用出现新的发展机遇。天然高分子中含量最丰富的资源包括纤维素、木质素、甲壳素、淀粉、各种动植物蛋白质以及多糖等，它们具有多种功能基团，可通过化学、物理方法改性成为新材料，也可通过化学、物理及生物技术降解成单体或低聚物用作能源以及化工原料。因此，近年在该领域的基础和应用研究的优秀成果以及日益增强的全球环境法则的压力共同作用下已孵化出这一新兴行业。 2.天然高分子材料的研究进展以及运用 2.1 淀粉 天然淀粉资源十分丰富，如土豆、玉米、木薯、菱角、小麦等均有高含量的淀粉，据统

计，自然界中含淀粉的天然碳水化合物年产量达5000亿t，是人类可以取用的最丰富的有机资源。淀粉及其衍生物是一种多功能的天然高分子化合物，具有无毒、可生活降解等优点。它是一种六元环状天然高分子，含有许多羟基，通过这些羟基的化学反应生产改性淀粉，另外，淀粉还能与乙烯类单体如丙烯腈、丙烯酸、丙烯酰胺等通过接枝共聚反应生成共聚物。这些共聚物可用作絮凝剂、增稠剂、黏合剂、造纸助留剂等。近年来淀粉的接枝共聚研制新型絮凝剂在国内也取得长足进展，有人用淀粉与二甲基二烯丙基氯化铵接枝共聚制得阳离子淀粉，实验对炼油废水、生活废水有较好的处理效果，COD去除率可达70％以上，色度残留率低于20％，是一种较好的絮凝剂。淀粉-聚丙烯酰胺接枝共聚物作为有机高分子絮凝剂的研究早巳受到人们的重视，并有不少成果问世。我国尹华等以淀粉为基本原料，加入丙烯酰胺、三乙胺、甲醛和适量的盐酸进行接枝共聚反应，合成出一种阳离子型高分子絮凝剂FNQE，该药剂具有独特的分子结构和较高的相对分子质量分布。FNQE对高岭土悬浊液有良好的絮凝除浊效果，对城市污水在投药量为10mg／L时即能达到理想的净化效果，浊度、色度的去除率均在90％以上。 2.2 ，木质素 木质素与纤维素、半纤维素粘结在一起形成植物的主要结构，是植物界中非常丰富的天然高分子。相对于其它天然高分子，木质素具有更为复杂的组成及多级结构，是最难认识和应用的天然高分子之一。但是，木质素分子具有众多不同种类的活性官能基，兼具可再生、可降解、无毒等优点，而且工业木质素来源于造纸黑液，成本低廉，因而被视为优良的绿色化工原料，其综合利用备受关注。在应用和研究较为活跃的木质素高分子材料领域，可通过化学反应和物理共混将木质素与酚醛树脂、聚氨酯、聚烯烃、橡胶、聚酯、聚醚、淀粉、大豆蛋白等复合，提高材料的性能并降低成本。木质素是一种与工程塑料极为相似的，具有高

各种聚合物改性剂介绍

我国从上世纪80 年代开始探索道路改性沥青。目前，所使用的改性沥青多为 聚合物改性沥青，改性剂主要有热塑性橡胶类苯乙烯丁二烯嵌段共聚物(SBS)、橡 胶类丁苯橡胶(SBR)、热塑性树脂类聚乙烯(PE)与乙烯-醋酸乙烯共聚物(EV A) 及 废旧橡胶粉等。 SBS 改性沥青以优良的高、低温性能和回弹性能，应用最为普遍，但改性成 本也较高，一般只应用于高等级公路建设，限制了其应用范围。同时，由于SBS 改性沥青是通过搅拌、剪切等物理方法将SBS 分散于沥青中，SBS 与沥青之间并未发生明显的化学反应，仅仅是物理意义上的混溶，而SBS 与沥青之间的密度、 极性、分子量以及溶解度等参数的性质的差异又较大，使得绝大部分SBS 与沥青 热力学不相容，高温储存容易分层变质。需要对其进一步改性以提高相容性和储 存稳定性，这无疑又增加了工艺的复杂性。 SBR 能够改善沥青的高、低温性能，并以其较为突出的低温延展性在寒区公 路应用最为广泛。而利用废旧橡胶粉改性沥青还可以减少固体废弃物的污染，有 利于环境保护和资源节约型社会的建设。 改性沥青用PE 一般是指低密度聚乙烯和线型低密度聚乙烯，其改性沥青具有良好的高温稳定性，而且价格低廉，尤其是利用回收废旧塑料(农用地膜、食品袋等) 改性沥青不仅利于环保，减少“白色污染”，而且具有良好的社会效益和经济 效益。但PE 改性沥青的储存稳定性差，需要现配现用，并需要使用昂贵的大型细化分散设备将其送至施工现场，这就造成使用不便并增加额外投入，影响到聚乙 烯改性沥青的推广应用。 EV A 和沥青的溶解度参数非常接近，与沥青具有良好的相容性，能有效地改 善沥青的高温性能，在改善沥青低温性能方面优于PE。 在聚合物改性沥青中，改性剂如热塑性橡胶类SBS、橡胶类SBR、热塑性树 脂类PE、EV A 等都是石油化工产品，随着石油资源的逐渐耗尽，油价不断上涨，势必使得聚合物改性沥青的价格不断上涨，路面造价不断提高。因此，为降低工 程造价，寻找价格相对较低、改性效果较好的新型改性剂成为目前改性沥青的重 要研究方向。 相对于成本较高、改性工艺较为复杂的聚合物改性沥青，酸改性沥青具有价 格低廉、加工简单、沥青性能改善明显等优点，有着良好的应用前景。 酸改性方法在美国路易斯安娜州已经用了20 年左右来生产AC-30 和AC-40 沥青。在1992-1993 年，酸改性和酸加聚合物改性沥青在整个美国开始使用。美 国AMAP 在2004-2005 曾对改性沥青做过一项调查，其调查选项是多选，调查 结果显示：SBS 改性的为67％，SB 改性的为48％，SBR 胶乳改性的为39％，其他聚合物改性的为3％，化学改性的（含酸改性）为12％，18％是其他改性。而 其在2005-2006 的调查结果为：SBS 改性的为80％，SB 改性的为45％，SBR 胶乳改性的为45％，其他聚合物(EV A 等)改性的为19％，化学改性的为12％，酸2我国从上世纪80 年代开始探索道路改性沥青。目前，所使用的改性沥青多为 聚合物改性沥青，改性剂主要有热塑性橡胶类苯乙烯丁二烯嵌段共聚物(SBS)、橡 1改性的为16％，16％是其他改性。 在2004-2005的调查中，化学改性与酸改性是放在一起统计的，而在2005-2006 的调查中，化学改性与酸改性被分开统计，酸改性的比例增加为16％。由此可见，酸改性在美国沥青改性中的使用比例在逐渐提高。

高分子聚合物改性概述

高分子聚合物改性概述 1概述 高分子聚合物作为20世纪发展起来的新材料，因其综合性能优越、成形工艺相对简便以及应用领域极其广泛，因而获得了较为快速的发展。 然而.高分子材料又有诸多需要克服的缺点。以塑料为例，有许多塑科品种性脆而不耐冲击，有些耐热性差而不能在高温下使用。还有一些新开发的耐高温聚合物又因为加工流动性差而难以成形。再以橡胶为例，提高强度、改善耐老化性能、改善耐油性等都是人们关注的问题，诸如此类的同题都要求对聚合物进行改性。用以强化或展现聚合物某些或某一特定性能为目标的工艺方法.通称为聚合物改性(poly-mermodification)。可以说，聚合物科学与工程这门学科就是在不断对聚合钧进行改性中发展起来的。聚合物改性使聚合物材料的性能大幅度提高，或者被赋予新的功能，进一步拓克了高分子聚合物的应用领域.大大提高了聚合物的工业应用价值。 聚合物的改性方法多种多样，总体上可划分为共混改性、填充改性及纤维增强复合改性、化学改性、表面改性及其他方法改性。 聚合物改性的目标如下。

1)功能性使某一聚合物具有特定的功能性，而成为功能高分子材料，如磁性高分子、导电高分子、含能高分子、医用高分子、高分子分离膜等。 2)高性能使聚合物的力学性能.如拉伸强度、弹性模量、抗蠕变、硬度和韧性等，获得全面或大部分提高。 3)耐久性使聚合物的某些性能，如耐热性、耐寒性、耐油性、耐药溶剂性、耐应力开裂性、耐气候性等，得到持久的提高或改善。而成为特种高分子材料。 4)加工性许多高性能聚合物，因其熔融温度高，熔体流动性差，难以成形加工，采用改性技术，可成功地解决这一难题。 5)经济性在不影响使用性能的前题下，采用较低廉的有机材料或无机材料，与聚合物共混或填充改性，可降低材料成本，增强产品竞争能力;另外采用共混或填充改性手段，还可提高某些一般聚合物的工程特性.如采用聚烯烃与PA、ABS、PC等共混，或玻璃纤维填充PA、PP、PC等就是典型的范例。 2共混改性 聚合物的共混改性的产生与发展，与冶金工业的发展颇有相似之处。尽管已经合成的裹台物达到了数千种之多，但能够有工业应用价值的只有几百种，而能够大规模工业生产的以及广泛应用的只有

高分子材料改性(郭静主编)课后习题标准答案剖析

第一章绪论 第二章高分子材料共混改性 1.什么是相容性，以什么作为判断依据？ 是指共混无各组分彼此相互容纳，形成宏观均匀材料的能力，其一般以是否能够产生热力学相互溶解为判据。 2.反应性共混体系的概念以及反应机理是什么？ 是指在不相容或相容性较差的共混体系中加入（或就地形成）反应性高分子材料，在混合过程中（例如挤出过程）与共混高分子材料的官能团之间在相界面上发生反应，使体系相容性得到改善，起到增容剂的作用。 3.高分子材料体系其相态行为有哪几种形式，各自有什么特点，并举例加以说明。 （1）具有上临界混溶温度UCST，超过此温度,体系完全相容,为热力学稳定的均相体系;低于此温度为部分相容,在一定的组成范围内产生相分离。如:天然橡胶-丁苯橡胶。 （2）具有下临界混溶温度LCST，低于此温度,体系完全相容,高于此温度为部分相容。如:聚苯乙烯-聚甲基乙烯基醚、聚己内酯-苯乙烯/丙烯腈共聚物。 （3）同时出现上临界混溶温度UCST和下临界混溶温度LCST，如苯乙烯/丙烯腈共聚物-丁腈橡胶等共混体系。 （4）UCST和LCST相互交叠，形成封闭的两相区 （5）多重UCST和LCST 4.什么是相逆转，它与旋节分离的区别表现在哪些方面？ 相逆转（高分子材料Ａ或高分子材料B从分散相到连续相的转变称为相逆转）也可产生两相并连续的形态结构。 （1）SD起始于均相的、混溶的体系,经过冷却而进入旋节区而产生相分离,相逆转主要是在不混溶共混物体系中形态结构的变化。 （2）SD可发生于任意浓度,而相逆转仅限于较高的浓度范围 （3）SD产生的相畴尺寸微细,而相逆转导致较粗大的相畴, 5.相容性的表征方法有哪些，试举例加以说明。 玻璃化转变法、红外光谱法、差热分析(DTA)、差示扫描量热法(DSC) 膨胀计法、介电松弛法、热重分析、热裂解气相色谱等。 玻璃化转变法：若两种高分子材料组分相容，共混物为均相体系就只有一个玻璃化温度，

高分子材料

高分子材料在生活中的重要性 1定义 高分子材料：以高分子化合物为基础的材料。高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料，高分子是生命存在的形式。所有的生命体都可以看作是高分子的集合。 2来源 高分子材料按来源分为天然、半合成（改性天然高分子材料）和合成高分子材料。天然高分子是生命起源和进化的基础。人类社会一开始就利用天然高分子材料作为生活资料和生产资料，并掌握了其加工技术。如利用蚕丝、棉、毛织成织物，用木材、棉、麻造纸等。19世纪30年代末期，进入天然高分子化学改性阶段，出现半合成高分子材料。1907年出现合成高分子酚醛树脂，标志着人类应用合成高分子材料的开始。现代，高分子材料已与金属材料、无机非金属材料相同，成为科学技术、经济建设中的重要材料。 3高分子材料的现状 4分类 高分子材料按来源分为天然、半合成（改性天然高分子材料）和合成高分子材料。 天然高分子是生命起源和进化的基础。人类社会一开始就利用天然高分子材料作为生活资料和生产资料，并掌握了其加工技术。如利用蚕丝、棉、毛织成织物，用木材、棉、麻造纸等。19世纪30年代末期，进入天然高分子化学改性阶段，出现半合成高分子材料。1870年，美国人Hyatt用硝化纤维素和樟脑制得的赛璐珞塑料，是有划时代意义的一种人造高分子材料。1907年出现合成高分子酚醛树脂，真正标志着人类应用化学合成方法有目的的合成高分子材料的开始。1953年，德国科学家Zieglar和意大利科学家Natta，发明了配位聚合催化剂，大幅度地扩大了合成高分子材料的原料来源，得到了一大批新的合成高分子材料，使聚乙烯和聚丙烯这类通用合成高分子材料走人了千家万户，确立了合成高分子材料作为当代人类社会文明发展阶段的标志。 高分子材料按特性分为橡胶、纤维、塑料、高分子胶粘剂、高分子涂料和高分子基复合材料等。 ①橡胶是一类线型柔性高分子聚合物。其分子链间次价力小，分子链柔性好，在外力作

实验讲义材料化学

实验 1 功能无机材料的合成 第一部分以高岭石合成4A分子筛及性能分析 1．实验目的 （1）掌握4A分子筛的制备方法。 （2）掌握4A分子筛的基本表征方法。 （3）掌握4A分子筛的性能测试方法。 （4）了解制备反应条件对分子筛性能的影响。 2．实验原理 分子筛又称沸石，是具有均匀的微孔、其直径与一般分子大小相当的一类吸附剂或薄膜类物质。这类材料具有如下特点：①具有均匀的孔径，根据其有效孔径，可用来筛分大小不同的流体分子，这种作用叫做分子筛作用；②具有很大的内表面积和孔体积；③具有离子交换性（如K+、NH4＋等交换）；④由SiO 和AlO4四面体共享氧原子为基本骨架结构单元，组成短程有序和长程有序的晶体结构。这种结构形成了可为阳离子和水分子 4 所占据的大晶穴，这些阳离子和水分子有较大的移动性，可以进行阳离子交换和可逆的脱水，其化学组成通式为： [M2(Ⅰ),M(Ⅱ)O]·Al2O3·nSiO2·mH2O 式中M(Ⅰ)，M(Ⅱ)分别为一价和二价金属（通常为钠、钾、钙、钡等），n为沸石的硅铝比，一般n等于2~10，m=0~9。 4A分子筛是A型分子筛的一种。A型分子筛的结构类似于氯化钠的晶体结构，其理想晶胞组成为：Na96(Al96Si96O384)·216H2O，由于A型分子筛中硅与铝的原子比为1，所以经常使用：Na12(Al12Si12O48)·27H2O作为其晶胞组成式。 4A分子筛具有独特的吸附性、离子交换性、催化性和良好的化学可修饰性。目前绝大部分用作洗涤剂助剂，它正逐步取代当前普遍使用的三聚磷酸钠，有效减少了对环境的污染。洗涤剂用4A分子筛的的生产方法有两种，一种是化学合成法，该法用水玻璃（硅酸钠）、氢氧化铝和氢氧化钠水热合成。另一种为半合成法，该法用天然粘土或天然沸石转化制取。 由于高岭石的Si/Al与4A沸石的Si/Al相同，反应不需要添加铝源和硅源，而且矿物原料来源丰富，所以其在矿物合成4A沸石中，占有重要的地位。一般认为，以高岭石为原料合成分子筛的机理是：偏高岭石在碱溶液中缓慢溶解，形成含有SiO32-、SiOH基团和Al(OH)4-的溶液，逐步缩合为硅铝酸钠凝胶，在进一步晶化为4A分子筛晶粒并通过结构重排而转变成4A分子筛。也有人提出高岭土在NaOH溶液中部分溶解，且迅速转化为偏高岭土，并伴有硅铝酸钠凝胶产生，同时偏高岭土也不断在碱液作用下凝胶化，生成的凝胶再进一步转变成4A分子筛。由上述可见，以天然矿石合成分子筛，反应时矿石先变成无定形硅铝盐。这种盐在水中溶解性不好，所以在晶化时先在其表面形成晶种，再结晶成分子筛。 用高岭土类粘土合成4A分子筛，产品成本低，吨成本为1700元，市售价为每吨2500元左右，因此经济效益很显著。 3．实验仪器和试剂 球磨机，300目筛子，马弗炉，机械搅拌器，加热套，铁架台，铁夹，烧杯1000mL，250mL锥形瓶，500mL容量瓶，抽滤瓶，砂心漏斗，烘箱，干燥器。 高岭石，氢氧化钠，氯化铵，去离子水，pH试纸，钙指示剂，EDTA。 X-射线衍射仪，热分析仪。 4．实验步骤 （1）高岭石的粉碎

高分子改性

二氧化硅粒子的表面化学改性—方法、原理 姓名：孙文建学号2012020472 一．引言： 二氧化硅( SiO2) 又称硅石，是一种常用的无机材料，属非金属氧化物，具有优良的化学稳定性和热稳定性。实验室中常以溶胶-凝胶( sol-gel) 法制备SiO2微球，也有报道用微乳液和聚苯乙烯( PS) 模板“一步法”制备中空的SiO2微球. 通过与有机基体的复合，SiO2可将自身的优异性能赋予复合材料。但由于其表面大量的羟基和不饱和键，使其表面能较高、易团聚，影响了在有机基体中分散的均匀性，致使复合材料内部产生缺陷。因此，SiO2与基体复合前，需要进行表面改性，以降低表面能、提高分散性; 同时，可通过表面接枝聚合物增加与基体的相容性，赋予复合材料优异的性能。 SiO2粒子的改性方法很多，按原理可分为表面物理修饰和化学修饰两大类。表面物理修饰主要是通过吸附、涂覆及包覆等物理作用对粒子表面进行改性，利用紫外线、等离子体等对粒子表面的改性也属于物理修饰。表面化学修饰即通过无机粒子表面和改性剂之间的化学反应，改变SiO2粒子的表面结构，达到表面改性的目的。表面化学修饰主要包括3 种方法: 偶联剂法、表面接枝法和一步法。 二.化学修饰方法及机理 2.1 偶联剂法 偶联剂法主要包括后嫁接法( post synthesis grafting

method ) 和共缩聚法( co-condensation method)。后嫁接法指先制备SiO2粒子，然后通过偶联剂与SiO2表面的羟基反应，在SiO2表面接上有机基团，得到有机功能化的SiO2。共缩聚法指在SiO2制备过程中，在模板剂作用下，将含有特定有机基团的偶联剂与正硅酸乙酯( TEOS) 同时加入体系中共缩聚，一步直接合成有机功能化的SiO2。 ，硅烷偶联剂通式可表示为:Y(CH2)nSiX3其中n = 0—3; X 代表不同的可水解基团，通常是氯基、烷氧基等，X 影响水解速率，对复合材料的性能影响不大; Y 代表不同的有机官能团，多指乙烯基、氨基等，Y 能与树脂反应形成“分子桥”，增强与有机基体之间的作用力，同时Y 可为SiO2的进一步修饰提供可反应基团。 根据反应条件，硅烷偶联剂对SiO2的修饰可分成有水反应和无 水反应，如图式1 所示。有水存在的条件下，硅烷偶联剂上的X 基团水解生成羟基，形成Si—OH，此Si—OH 再与SiO2表面的Si—OH发生 缩水反应生成Si—O—Si，同时硅烷偶联剂的分子间也发生脱水缩合 反应，形成不规则的多分子层;无水条件下，基团X直接与SiO2表面的Si—OH 发生缩醇反应生成Si—O—Si，形成较规则的单分子层。偶联剂法对SiO2的修饰一般选择在有水条件下进行。

高分子材料助剂

高分子材料助剂 高分子助剂是专用于高分子工业为使聚合物配料能顺利加工及获得所需应用性能而添加到高分子基材——树脂中的化学品。它与树脂、装备一起构成了高分子制品的三大要素。助剂的功能包括改善成型加工性能使材料顺利加工；提高产量；赋予制品特定功能；改善制品的应用性能如弥补通用树脂的性能缺陷或降低成本。其中高分子助剂在制品的成型加工中用量微不足道，但其对制品的加工和应用性能的改善和提高却举足轻重。可以认为，助剂的选择和应用时决定制品成败的关键。 高分子材料助剂可以分为工艺性助剂和功能性助剂。 1、工艺性助剂 工艺性助剂用于高分子的加工过程中，改善高分子的加工性能，使之能够顺利通过成型过程并起到降低能耗、缩短成型周期并提高产量和生产效率等作用，常常包括润滑剂、脱模剂、加工改性剂、分散剂等。 1.1 润滑剂与脱模剂润滑剂与脱模剂是配合在高分子树脂中，旨在降低树脂粒子、树脂熔体与加工设备之间以及树脂熔体内分子之间摩擦，改善其成型时流动性和脱模性的助剂，它又可以分为外润滑剂和内润滑剂。主要产品有烃类（石蜡、聚乙烯蜡）、脂肪酸酯类、脂肪酸皂类等。 1.2 加工改性剂主要用于在高分子制品加工过程中旨在改善塑化性能、提高树脂粘弹性和促进树脂熔融流动的助剂。例如丙烯酸酯共聚物和含氟聚合物加工助剂-PPA等 1.3 分散剂主要用于促进各类助剂在高分子树脂中均匀分散的助剂，多用于母料、着色制品和高填充制品。主要产品有烃类（石蜡、聚乙烯蜡）、脂肪酸酯类、脂肪酸皂类等 2. 功能性助剂 功能性助剂可以赋予材料特殊功能同时改善性能。 2.1 稳定化助剂 稳定化助剂能抑制或者延缓聚合物在贮存、运输、加工和应用中的老化降解，延长制品使用寿命的助剂，其中又包括抗氧剂、光稳定剂、热稳定剂和防酶剂等。抗氧剂用以抑制或者延缓聚合物树脂热氧化降解为主要功能的助剂，分为主抗氧剂、辅助抗氧剂、重金属离子钝化剂、碳自由基捕获剂；光稳定剂又称之为紫外线稳定剂，是用来抑制聚合物树脂的光氧降解，降低紫外线对高分子破坏的助剂，如紫外线光屏蔽剂、紫外线吸收剂、紫外线猝灭剂、自由基捕获剂。热稳定剂是用于抑制或延缓高分子树脂在加工或使用过程中受热而降解的助剂。早期主要针对PVC树脂、近年来多关注生物降解聚酯；包括主稳定剂（铅盐类、金属皂类、有机锡类等）、辅助稳定剂（环氧化合物类、亚磷酸酯类、多元醇类等）、复合热稳定剂；防酶剂又称之为微生物抑制剂，是一类抑制霉菌等微生物生长，防止聚合物树脂被微生物侵蚀而降解的助剂。 2.2 物理机械性能改性剂 可以改善或者提高高分子制品物理力学性能的助剂。力学性能包括拉伸、冲击、弯曲、剪切、硬度、热变形温度等。 2.2.1 填充增强剂是提高制品物理力学性能和降低配合成本的重要途径，填充剂包括碳酸钙、滑石粉、陶土、云母、二氧化硅、粉煤灰、硅酸盐等矿物；增强剂包括玻璃纤维、碳纤维、晶须等。 2.2.2 偶联剂又称之为表面处理剂，是一种通过化学（或）物理作用将两种性质差别较大，不易结合起来的有机高分子-无机填料牢固结合起来的助剂。如硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、稀土类偶联剂。 2.2.3 抗冲剂用于改性某些热塑性高分子冲击性能的助剂，冲击性能低是某些热塑性聚合物的缺点，如PVC、PP、PS、PLA、PET等的缺口和无缺口冲击强度都很低，尤其是低温冲击

高分子材料改性

1填充改性：在聚合物基体中或在聚合物加工成型过程中加入一系列在组成结构不同固体添加物。 2混杂增强：是一种以上不同品种的增强纤维或其他增强材料匹配在一起用于聚合物得到复合材料。3纤维的临界长度lc：以基体包裹纤维的复合物在顺纤维轴上拉伸。当从整体传到纤维上的应力刚能使纤维断裂时纤维的应有长度。 4IPN：是两种或两种以上的共混聚合物，分子链相互贯穿并至少一种聚合物分子链以化学键的方式交联而形成的网络结构。 5高分子合金：在显微镜下观察可以聚合物共混物具有类似金属合金的相结构（即宏观不分离，微观非均相结构）称为高分子合金。 6相容性：指聚合物彼此互相容纳，形成宏观均匀材料的能力。 7纳米复合材料：指其中至少有一相物质是纳米级（1—100nm）范围内的多相复合材料。 8海-岛结构：是一种两相体系，且一项为连续相，一相为分散相，分散相分散在连续相中，就好像海岛分散在大海中一样。 9等粘点：A组分与B组分熔体黏度相等的这一点，称为“等黏点” 问答可能题 1.熔融态化学反应类型及各自的影响因素？ 答：类型：交联反应、接枝反应、降解反应、官能团反应。 影响交联因素：1过氧化物的品种与用量2交联时 间与温度3环境气氛4抗氧剂5酸性物质6填充剂 7助交联剂 影响接枝因素：1接枝单体的含量2引发剂3反应 温度4反应时间5交联或降解的控制6共单体 2填料的性质？ 答：（1）几何形态特征：球状（加工流动性）：玻璃微珠片状（刚性）：云母、滑石粉 （2）粒径小，填充效果好（分散均匀） 粒径表示方法：1.平均粒径（） 2.目数（每平方英寸筛网上的筛孔数） 3.比表面积（）（3）表面形态与性质：光滑（加工流动性）、粗糙（机械互锁、有大量微孔（有一定互锁作用） 3.填料的分散混合过程？ 答：大致分四个过程。<1>使聚合物添加剂粉碎。将聚合物和填料加入到体系中，在外界作用下将大块聚合物和添加剂破碎成较小粒子。 <2>使添加剂渗入到聚合物中。聚合物在剪切热和传导热作用下，降到黏流状时，使速度加快，较小粒子克服聚合物内聚力，渗入到聚合物中。、 <3>分散。较小粒子进一步减小，直到粒子大小，固相粒子逐渐分散。 <4>分布均化。分散固相粒子逐渐混合，直至均匀分散到聚合物中。 5增强纤维种类及各有那些常用的表面处理方法？答：玻璃纤维、碳纤维和植物纤维等。 玻璃纤维的表面处理方法：硅烷偶联剂处理、表面接枝处理、酸碱刻蚀处理。 碳纤维表面处理法：气相氧化法、液相氧化法、阳极氧化法、等离子体氧化法。 植物纤维的表面处理方法：热处理法、碱处理法、改变表面张力法、偶联法、表面接枝法。 7纤维状加工过程易碎问题？措施：1.后期加入纤 维 2.提高熔融温度 3.降低剪切力 8简述制造纤维增强材料片材的常用方法？ （1）熔融浸渍法。首先将连续纤维或短切纤维制成毡或针刺毡，经预热与挤出机挤出的热塑性树脂薄层，通过浸渍，冷却固化，最后切割。 （2）悬浮沉积法。将纤维和树脂均匀分布在水中，使纤维釜单丝分散，树脂单粒分散，通过流浆箱和成型网加入絮凝剂，凝聚与水分离形成湿片，通过干燥，黏合，压扎成片材。 （3）静电吸附热压法。将热塑性树脂制成薄膜带电，通过短纤维槽时，纤维吸附在薄膜上，然后压合。（4）液态化床法。将一定粒度粉末树脂放在流动床的孔床上，使其带一定量静电荷，并翻腾是树枝附在接地纤维上通过切断器被切成定长再通过热轧区和冷却区而制成片材。 9影响共混物结构形态的因素？ 答：1相容性。相容性越好，聚合物越容易扩散而 达到均匀混合。2配比与黏度的综合影响。（P157. 图4-16）3.内聚能密度。内聚能密度大的聚合物，其分子间作用力大，不易分散，因此在共聚物体系 中更趋于分散相。4制备方法不同的制备方法会产 生不同的形态结构。 10提高共混物相容性的方法？ 答：（1）对聚合物进行化学改性（2）加入增溶剂（3） 改善共混加工工艺（4）在共混组分间交联（5）共 溶剂法和IPN法。 12.聚合物的填充效果通过哪几方面评价？为什么 答：1聚合物填充改性的经济效果利用填料实现 聚合物的填充改性，其目的是降低成本改善材料的 某些性能。2填充聚合物的力学性能作为材料使 用强度是应用的基础。3填充聚合物的热性能。 12.无机纳米粒子增韧机理？ 答1.刚性无机粒子产生应力集中效应，引发周围树 脂产生微开裂，吸引一定的变形功： 2.刚性粒子存在使基体树脂裂纹扩展受阻和钝化， 终止裂纹继续开裂： 3.填料的微细化，例子比表面积增大，产生微开裂， 吸引更多冲击能量阻止材料的断裂： 6界面结合对力学性能的影响？ 界面强度高低，对聚合物各方面的影响显著，最突 出的是力学性能。（1）拉伸强度：在平行于取向方 向，拉伸强度提高。垂直于取向方向时，若纤维与 聚合物结合强度比较好时，则强度提高，否则不提 高。当纤维无取向时，则各同性时，各方向强度均 有所提高。（2）韧性与冲击强度：当纤维自身的强 度小于界面强度与摩擦力之和时，即受到作用时， 纤维发生断裂。此时对其冲击性能不利，当纤维自 身的强度大于两者之和时，则会发生脱出，对冲击 作用有吸收作用，提高其冲击强度。 11层状纳米材料的性能？ 答：1.力学性能和耐热性 2.高阻隔特性 3.阻燃性 4.导电功能 5.抗菌功能 6.吸波特性 7.各向异性 14什么是混杂增强、是混杂效应？混杂方式有哪 些？ 答：增强聚合物复合材料是由两种或两种以上不同 品种的增强纤维或其他增强材料匹配在一起用于 聚合物二得到的材料。混杂效应：混杂效应是由 于多种纤维货增强材料与树脂基体的相互作用产 应的结果，有正效应和负效应。常见的形式：（1） 纤维——纤维混杂 2）纤维——无机离子混杂增强（3）纤维原位混杂 增强如 4填料体积成体的计算？P76 22配比与黏度的综合影响。（P157.图4-16） 高概率填空题 1充母料的理想横型：1填料核2偶联层3分散层4 增混层填充母料的方法1挤出法2密炼法3造粒法 4 开炼法 1改性的分类：物理改性：共混、填充、增强 化学改性：接枝、交联、嵌段、降解 2交联分为：物理交联：结晶或缠结 化学交联：以化学键形成交联 3化学反应形式：溶液形式，熔融形式（多数） 4熔融态化学反应器：密炼机、螺杆挤出机、高校 连续混合机组 5熔融态化学反应类型：交联、接指、断链、能团 反应 7填料的作用：增量，增强，赋予功能 8填料的种类：1.阻燃性的；2.增大硬度，石英 3. 减小硬度，滑石粉 9填料处理的目的：1.增加与聚合物的相容性 2. 提高界面粘合不产生分离 10常用的表面处理剂：1.表面活性剂 2.偶联剂（钛 酸酯，铝酸酯）3.有机高分子处理剂 4.无机物处 理剂 5.其他 11填充改性交联：1.经济效果 2.力学性能 3.热性 能 4.电性能，光学性能，加工性能 12加入纤维的作用：增强 13增强纤维种类：1.玻璃纤维 2.碳纤维 3…. 14纤维表面处理原则：1.极性相近原则 2.界面酸 碱匹配原则 3.形成界面化学键原则 4.引入可塑 界面原则 17共混改性方法：物理方法：机械共混法，干粉共 混法，熔融共混法，溶液共混法，乳液共混法。 化学方法：共聚-共混法，反应共混法，IPN法 18共混物的形态，结构 1.均相结构 2.非结晶聚 合物构成的多相共混体系 3.两相互锁成交错结构 4.相互贯穿的两相连续结果 5.结晶非结晶聚合物 共混物的形态，结构 19增溶剂类型 1.非反应型增溶剂 2.反应型增溶 剂 3.低分子增溶剂 20热塑性弹性体是由塑料和橡胶构成的，其中塑料 是连续的，橡胶是分散的。 21改善共混物透明性的方法 1.使参与共混的分散 相与连续相折射率相同 2.使共混物分散粒径小于 可见光波长 22在硬质PVC中加氯化PE起增韧改性作用：在软 质PVC中加氯化PE起增塑改性作用 23纳米复合材料的制备方法 1.溶胶-凝胶法 2.原 位聚合法 3.插层法 4.共混法 24共混物的形态首先划分为均相体系和两相体系。 两相体系又分：海-岛与海-海结构

高分子材料与工程_就业前景和社会需求

材料工程类属于理工科类，是研究有机及生物高分子材料的制备、结构、性能和加工应用的 高新技术专业。材料工程科学的形成可以追溯到19世纪30年代，但直到20世纪70年代， 才得到全面的发展。目前高分子材料已被广泛应用于生活、生产、科研和国防等各个领域， 成为我国科学研究的一个重点领域。学生毕业后可以到高分子材料及高分子复合材料成型加工、高分子合成、化学纤维、新型建筑装饰材料、现代喷涂与包装材料、汽车、家用电器、电子电气、航天航空等企业从事设计、新产品开发、生产管理、市场经营及贸易部门工作，也可以到高等学校、科研单位从事科学研究与教学工作，还可以到政府部门从事行政管理、质量监督等工作。 由于高分子材料发展十分迅速，所以申请这个专业的人数也稍微偏多，竞争相对激烈。在就业方面可以从事科学研究、技术开发、工艺和设备设计、生产及经营管理等方面工作，就业前景很不错。所以美国大学的录取要求相对别的专业都会有所提高。 高分子材料与工程专业就业前景 当今,高分子材料又向着尖端领域发展，新的特殊性能高分子功能材料不断出现， 前 景十分的广阔?市场对高分子人才的需求也日益增加，无论是在日常化工，还是在高精尖端科技,高分子人才都备受欢迎，高分子材料专业的社会需求一直处于化学、材料类专业的前列?随着国际国内对环境保护的重视，印刷包装领域也在不断改进材料，如环保型印刷材料、环保型包装材料和新型数字印刷材料等都是产业发展方向，相信经过四年的学习，在印刷包装材料领域一定大有可为?高分子材料与工程专业就业前景广阔，高分子材料人才可以在绝大多数 工业领域取得发展，因为需要高分子材料的行业多得超乎你的想像?学任何专业，如果立志于毕业后干本行业，专业课是必须要学好的，另外英语也能成为你的一把利器? 高分子材料与工程专业就业前景之课程介绍 高等数学、大学物理、计算机文化基础及语言、近代化学基础（包括无机、有机、分析化学等）、物理化学、仪器分析、工程力学、高分子化学和物理、材料科学与工程基础、工程制图、化工原理、高分子材料成型加工基础、高分子材料成型机械及模具基础、聚合物 共混改性原理、机械设计基础、机械原理及计算机设计、高分子材料加工新技术、模具工程设计、模具CAD/CAE、聚合物成型机械等. 高分子材料与工程专业就业前景之培养目标 本专业培养德、智、体全面发展，掌握高分子材料合成、加工的基本原理，能在高分子材料的合成、共混改性和加工成型等领域从事科学研究、技术开发、工艺和设备设计、生 产及经营管理、教学等方面工作，并具有开拓创新精神和竞争能力的高级工程技术人才?高分子材料与工程专业就业前景之就业方向 本专业毕业生的择业面很宽，适应能力强.适合于高分子材料合成与加工、复合材料、橡胶、塑料及纤维制品等的生产企业以及研究单位的新产品研发、生产和管理工作，以及高 等院校的教学和科研.主要面向化工、建材、汽车、石油化工、航天航空、电子、家电、包装以及造船等行业. 高分子材料与工程专业就业前景之市场需求 高分子材料与工程专业为当今国内应用广泛，是研究天然及生物有机高分子材料的 设计、合成、制备以及组成、结构、性能和加工应用的充满活力的材料类学科，其工业和研究体系已经成为国民经济发展的支柱产业.高分子材料与工程专业就业前景是众多专业发 展前景好的专业之一.近年来本科毕业生读研比例均在65%以上，一次就业率均超过95%，毕业生深受国内各行业的青睐；学院注重国际化人才培养，除每年招收部分优秀学生进入学校英才班学习，与国际著名大学进行联合培养以外，还与国外多个知名高校合作，选送优秀本科生 进行联合培养；专业拥有高分子化学实验室、高分子物理实验室、功能高分子实验室和多家企业联合

高分子材料改性作业

天津城市建设学院 《高分子材料改性》结课作业 PVC树脂的共混改性 班级：09级材料化学（2）班 学号：09460219 姓名：张玉锐

PVC树脂的共混改性 摘要： PVC树脂由于具有一定的极性，因此与很多极性聚合物相容性很好，如丁腈橡胶、MBS、ABS及CPE等。PVC与非极性聚合物的相容性不好，共混时可以利用加入增容剂的方法来实现。 关键词： 极性 PVC树脂增容剂相容性

正文： 由于PVC树脂分子链中有大量的极性键C—Cl键，分子之间存在着较大作用力，因此PVC树脂比较坚硬，对外显示一定的脆性；另外，其分子中的C—cl键在受热时，特别是在成型加工时，容易脱去HCl分子，在大分子链中引入不饱和键，这就大大影响了树脂的耐老化性能。20世纪中期以后，人们利用物理共混的方法对PVC树脂进行了大量的改性研究。高聚物共混是一种简便而有效的改性方法。一般说来，将两种或两种以上不同的高聚物共混时，可以制备兼有这些高聚物性质的混合物。 聚氯乙烯(PVC)是最早工业化的塑料品种之一，也是产量较大的一种通用塑料，目前产量仅次于聚乙烯，居第二位。聚氯乙烯由氯乙烯(VC)按自由基历程聚合而得，其化学反应式简示为： nCH 2=CHCl—[CH2一CHC]n。 在工业上，聚氯乙烯可按悬浮聚合、乳液聚合、溶液聚合和本体聚合四种方法生产。 聚氯乙烯的共混改性聚氯乙烯(PVC)是最早工业化的树脂品种之一，目前产量仅次于聚乙烯，居第二位。聚氯乙烯是由氯乙烯单体采用悬浮、乳液、溶液或本体聚合方法按自由基历程聚合而成。分子呈无定形线形结构，无支链。分子中氯原子赋予该聚合物较大的极性与刚性，并具有良好的耐化学性、绝缘性和透光性。加入增塑剂可制得柔软曲折的聚氯乙烯制品。 聚氯乙烯的共混是聚合物之间的混合，共混体系的热力学是最重要的影响因素，也就是相容性问题。聚氯乙烯共混改性的应用主要有两种，一种是用作PVC加工助剂，另一种是用作PVC抗冲击改性剂。 (1)PVC加工助剂 ①烯酸酯类聚合物如聚丙烯酸酯类聚甲基丙烯酸酯类，或以MMA为主的共聚物。 ②苯乙烯、甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯共聚物。 ③ABS(丙烯腈／丁二烯／苯乙烯)树脂，其苯乙烯含量较高。 ④SAN(苯乙烯／丙烯腈)树脂，苯乙烯含量较高者。 ⑤聚o—甲基苯乙烯(PAMS)，线性低分子量均聚物，相容性虽比MMA为主的共聚物差，但价格便宜，另外它还有润滑作用。 (2)PVC抗冲击改性剂 ①氯化聚乙烯(CPE)。采用高密度聚乙烯进行氯化，C1的含量为30％一42％。一般采用PVC与CPE共混；也有将PVC接枝到CPE上。共混物的耐候性好，适于屋子外墙挡雨板，窗框，异型材等。 ②乙烯—醋酸乙烯共聚物(EVA)。PVC／EVA共混物耐低温性能、耐候性及保色性好。此共混物也有粉料与粒料两种。 ③ABS(丙烯腈-丁二烯—苯乙烯共聚物)。一般选用丁二烯含量较高者即低模量ABS。 ④MBS(甲基丙烯酸甲酯—了二烯—苯乙烯共聚物)。制法是将MMA及S接枝到聚丁二烯乳液上或丁苯乳液上。 ⑤MABS(甲基丙烯酸甲酯—丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物)MABS可以是MBS与ABS 的共混物，也可以将MMA，AN及S在聚丁二烯或了苯乳液中进行接枝。 ⑥丙烯酸酯类聚合物。通常是将MMA接枝到聚丙烯酸丁酯上或聚丙烯酸异辛酯上，是一种弹性体。这类产品加工性好，耐候性好，与硬PVC片共混，可制得玻璃样透明片，

高分子助剂汇总

从原理到应用，相容剂知识大全！ 所谓相容剂，比如说，两个毫无相干的人，怎么拉在一起？A想找到C，在中国就是要点关系，而这点关系就是C，C就是相容剂（此种说法仅供娱乐），当然，比如两个爱吵架的人，关羽与张飞，刘备就是他们的相容剂！ 聚合物与聚合物组分之间的共混体系，有的有良好的相容性，有的相容性不大好，或者完全不相容。如何处理与解决聚合物组分之间的相容性问题，是塑料改性工作者研究、开拓的重要课题。 本文内容丰富，我们分为5个部分来讲 1、聚合物共混物的相容性原则 2、提高共混物相容性方法 3、聚合物的相容性与相容剂 4、相容剂的分类 5、相容剂应用举例 1.市面上有种万能的相容剂，能跟ABS，PS，SBS，PVC，等很多塑料都相容的一种材料，您猜猜是什么？ 2.关于TPE包胶ABS，PC，以及POM，如何提高相容性？ 3.马来酸酐能够接枝哪些聚合物？有什么特点？要注意什么？ 1、聚合物共混物的相容性原则 聚合物组分之间的共混改性，为达到改善性能的相应效果，往往需要加入相容体系。一般来说，不同聚合物组分之间的共混需要的是相适应的相容性，从而制得相相之间结合力较强的多相结构的共混物。了解与应用共混物体系之间的更好相容性，应考虑如下几个原则。

聚合物之间的共混过程，实际上是分子链间相互扩散的过程，并受分子链之间作用的制约。分子链间相互作用的大小，可以用溶解度参数来表示。溶解度参数的符号为δ，其数值为单位体积内聚能密度的平方根。不同组分之间的相容性好坏，也可以用溶解度参数δ之差来衡量，即δ越接近，其相容性越好。 如两种聚合物溶解度参数相近，其差值通常要＜0.2，而两种聚合物溶解度参数之差＞0.5时，不能以任意比例相容。例如：PVC/NBR共混体系，PVC的溶解度参数δA为9.4～9.7，而NBR的溶解度参数δB为9.3～9.5，所以PVC与NBR相容性良好；又如PS/PB共混体系，他们的溶解度参数之差＞0.7，所以两者的相容性差。PVC与PS的溶解度参数之差＞1，所以两者基本不相容。 （2）极性相近原则 聚合物之间共混体系的极性越相近，其相容性越好，即极性组分与极性组分、非极性组分与非极性组分都具有良好的相容性。例如：PVC/EVA、PVC/NBR、PVC/ABS之间极性相近，所以其相容性好。在考虑共混改性配方设计时，要了解聚合物之间相容性的基本原则：极性/极性≥非极性/非极性≥极性/非极性。极性组分与非极性组分之间一般不相容，例如：PVC/PC、PVC/PS、PC/PS等。 极性相近原则也有些例外，例如：PVC/CR共混体系，其极性相近，但不相容；而PPO/PS 两种极性不同的组分，相容性反而很好。 （3）结构相近原则 聚合物共混体系中各组分的结构相似，则相容性就好，即两聚合物的结构越接近，其相容性越好。所谓结构相近，是指各组分分子链中含有相同或相近的结构单元，例如：PA6月PA66分子链中都含有—CH2—、—CO—NH—，故有较好的相容性。

2020版《高分子材料改性》

中国海洋大学本科生课程大纲 课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修 一、课程介绍 1.课程描述： 高分子材料改性是一门要求综合运用高分子材料学科的各种知识课程，具有综合性和实践性较强，及知识前沿性的特点。课程从高分子材料改性的基本原理出发，系统介绍高分子材料的化学改性、填充改性和共混改性等改性方法，展示国内外高分子材料改性研究和应用的新成果。通过课程学习，使学生掌握高分子材料改性的基本概念、改性原理、改性工艺及最新研究进展，能够运用基本方法来设计、制备高分子新材料，解决改性高分子材料实践中遇到的实际问题。 “Modification of polymer materials” requires the comprehensive application of various knowledge of polymer materials. It has the characteristics of comprehensiveness, practicality and knowledge frontier. Starting from the basic principle of modification, this course will systematically introduce the chemical modification, filling modification and blending modification of polymer materials, and show the new achievements of research and application. Through seriously studying the content of this course，students c an systematically and deeply understand the basic concept, principle, modification technology and the latest research progress. More importantly, students will be able to design and prepare new polymer materials by using basic methods, and solve the practical problems in the practice of modified polymer materials. 2.设计思路： 高分子材料因其优越的综合性能、相对简便的成型工艺而得到广泛的应用，然而也有诸多需要克服的缺点，通过材料改性可以使高分子材料的性能大幅度提高，或者被赋予新的功能，进一步拓宽高分子材料的应用领域。通过阐述高分子材料化学改性、填充改性及共混改性的原理、方法和技术，课程不仅讲述各种改性方法的基本原理，更重要的是传授如何运用这些技术手段对已有高分子材料进行改性，可直接指导以后的生产和科研工作，促进高分子材料科学与技术的发展。高分子改性的方法多种多样，各种不同的改性方法直接相互关联、相互依托，这不仅体现在理论范畴，而且体现在应用领域。 3. 课程与其他课程的关系： 先修课程：高分子化学，高分子物理。并行课程：高分子成型加工。高分子材料改性是