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第三章聚合物共混的应用

本章介绍

一、概述

塑料合金，聚合物共混体系选择因素

二、塑料的共混改性（重点和难点）

（1）PVC改性、PP改性、PE改性、PS改性涉及的理论问题。学科内容、范围、地位，本学科发展动态及其新的成就。

（2）共混成型过程中的物理、化学行为。

三、工程塑料的共混改性（重点和难点）

（1）工程塑料的共混改性：PA改性、PC改性、PET，PBT改性、PPO改性、POM改性涉及的理论问题。学科内容、范围、地位，本学科发展动态及其新的成就。共混成型过程中的物理、化学行为。

（2）高性能工程塑料共混改性：PPS改性、PI改性涉及的理论问题。学科内容、范围、地位，本学科发展动态及其新的成就。共混成型过程中的物理、化学行为。

（3）LCP增加改性：聚芳酯PAR改性、聚砜PSF改性、聚醚醚酮PEEK改性涉及的理论问题。学科内容、范围、地位，本学科发展动态及其新的成就。共混成型过程中的物理、化学行为。（重点和难点）

四、橡胶的共混改性

（1）橡胶并用，橡塑并用；特种橡胶共混改性；共混型热塑性弹性体涉及的理论问题。（重点和难点）

（2）橡胶并用，橡塑并用；特种橡胶共混改性；共混型热塑性弹性体成型过程中的物理、化学行为。（重点和难点）

3.1概述

塑料合金：具有较高性能的塑料共混体系。

聚合物共混体系的选择：性能、价格、相容性、加工等因素

●性能因素：性能互补、改善某一性能、引入特殊性能

●价格因素：保持性能降低成本

●相容性因素：优先考虑相容体系

●加工因素：设备、操作环境等简易共混体系

橡胶体系

塑料体系通用塑料体系

工程塑料体系

塑料结晶性是重要因素，因此有以是否结晶划分共混体系，如：●非晶工程塑料/非晶通用塑料

●非晶工程塑料/结晶通用塑料、

●结晶工程塑料/非晶通用塑料等

3.2通用塑料的共混改性

PVC改性

●PVC的缺点：抗冲击强度低，需增塑剂，热稳定差，加工流动差。

◆PVC/CPE（硬质用CPE增韧，软质用CPE提高耐侯性，PVC/CPE/PE用增容）

◆PVC/MBS（增韧改善冲击和加工，提高透明）

◆PVC/NBR（软制品增塑，硬制品增韧）（n的含量影响）

◆PVC/ACR（改善加工性能用MMA-EA乳液共聚物，改善抗冲用BA交联弹性体为核，

接枝MMA-EA为壳的“核-壳”结构共聚物）

◆PVC/EV A（软制品增塑，硬制品增韧）

◆PVC/ABS（增韧，性能互补）（热力学相容）

◆PVC/TPU（增塑，取代液体增塑剂，属于新开发体系）大分子增塑剂

◆高聚合度PVC/普通PVC（改善加工，改善低温性能）

◆悬浮法PVC/PVC糊树脂（改善加工，改善发泡）

PP改性（结构相似）

●PP的缺点：低温冲击性能不足，易脆裂，成型收缩率大，热变形温度不高，耐磨性，染色性不够。

◆PP/PE，LDPE（提高冲击强度（尤其低温），提高熔体流动，改善加工，但需加相容剂

TAIC等）

◆PP/弹性体(EPR,EPDM,SBS,SBR)（增韧）

◆PP/弹性体/PE （有协同效应）

◆PP/EPDM/SBS（有协同效应）

◆PP/CPE（提高缺口冲击，拉伸屈服下降）

◆PP/PA（冲击提高，刚性不变，耐热，耐磨，着色提高，需加增容剂PP-g-MAH，

EPR-g-MAH，SEBS-g-MAH等）

◆PP/PC（耐热，尺寸稳定）

◆PP/EV A（加工，印刷性能提高）

PE改性

●PE的缺点：软化点低，拉伸强度不高,耐大气老化性能差,对烃类溶剂和燃油类阻隔性不足,LLDPE和UHMWPE加工性差

◆HDPE/LDPE(互补)

◆PE/EV A(印刷性,粘结性好,柔韧,加工性好)

◆PE/CPE(提高印刷性)

◆PE/弹性体(SBS,SIS,IIB)(柔韧,拉伸强度,冲击强度,加工性能)

◆PE/PA(提高阻隔性)

◆LLDPE/LDPE(改善加工流动性,改善LLDPE在挤出机中易产生高背压,高负荷,高剪切发

热,易于发生熔体破裂等缺点)

◆PE/MPE

PS改性

●PS的缺点：冲击性能差

◆PS/聚烯烃(PE,PP)(SEBS助容)

◆PS/PC（折光指数）

◆HIPS

◆HIPS/SBS

◆HIPS/PP

◆HIPS/PPO

3.3工程塑料的共混改性

PA改性

●PA的缺点：吸水率高,低温冲击性能差,耐热性不足

◆PA/聚烯烃弹性体

◆PA/APS

◆PA/PET

◆PA/PBT

◆PA/PPO

PC改性

●PC的缺点：熔体粘度高,流动性差,制造大型薄壁器件时,难以成型,切成型后残余应力大,易开裂,耐磨性,耐溶剂性不好,价格高

◆PC/ABS

◆PC/PET,PBT

◆PC/PE

◆PC/PS

◆PC/PMMA

◆PC/TPU

PET,PBT改性

●PET的缺点：结晶速度慢,不适于注射和挤出成型

●PBT的缺点：缺口冲击强度低,高负荷下热变形温度低

◆PET/PBT

◆PET/PE

◆PET/EV A

◆PET/PP

◆PET/弹性体

◆PBT/EV A

PPO改性

●PPO的缺点：熔体流动性差,成型温暖度高,加工困难,切制品易产生应力开裂

◆PPO/PS

◆PPO/PA

◆PPO/PTFE

◆PPO/PBT

POM改性

●POM的缺点：冲击性能不够高

◆POM/TPU

◆POM/PTFE

◆POM/EPDM

?高性能工程塑料共混改性

PPS改性

●PPS的缺点：冲击强度低

◆PPS/PA

◆PPS/PC

◆PPS/PS

◆PPS/PES

◆PPS/PTFE

PI改性

●PI的缺点：难于成型加工

◆PI/PC

◆PI/PPS

◆PI/PEEK

?LCP增强改性

1．形成液晶所必要的分子结构：

a. 分子的几何形状应是细长捧状或平板状，

b. 为保持分子的平行排列应具有适当大小分子间相互作用，即分子的线性、刚性和分子的长度，宽度及极化性是生成液晶相的重要因素。

2．液晶聚台物的特点

液晶聚合物的优点和缺陷如下

●[优点]

?自增强效应：即使不添加玻璃纤维也显示很高的机械性质．

?低线膨胀系数：比通用塑料低一个数量级。

?低成型收缩率：1％以下，在流动方向(ME)上特别低。

?高冲击强度：从低温到高温均显示冲击强度。

?优异的耐热性

?高热分解温度

?优良的电性质：绝缘破坏强度非常大。

?优良的化学性质：对所有的酸、碱、溶剂稳定，在氢氟酸和高温蒸汽中劣化。

?溶融粘度低：由于分子的缠绕小，易成型性好(低注射压力) 。

?吸水率低：比通用工程塑料少一米至一个数量级。

●[缺陷]

?机械性质各向异性：在流动方向及其直角方向上机械性质等呈各向异性，用填充材料可缓和各向异性。

?产生原纤维

?熔合强度弱：分子缠绕少之故．

?色调：不透明而且着色．

?价格高：比工程塑料和超级工程塑料贵得多，很难做到高收率获取也是原因之一。

3．液晶聚合物／热塑性树脂系合金

液晶聚合物／热塑性树脂系合金的目的，根据立足于液晶聚合物一侧，还是热塑性树脂一侧而有所区别。即如立于液晶聚合物一侧，与通用工程塑料相比液晶聚合物的价格还是相当高的。在不降低液晶聚合物物性，或者即使降低也不影响实用的前提下，为达到经济效益目的，适当添加热塑性树脂。如立足于热塑性树脂一侧，可利用液晶聚合物的优良性质，谋求提高性能和改善成型加工性。

聚芳酯(PAR)改性

●PAR的缺点：熔体粘度高,难于制成薄壁制品

U-Polymer系列是在U-100的基础上，根据其用途和生成合金的聚合物种类不同而分成4个品级，分别是P-Grades，U-Grades，AX-Grades和其它增强复合物等,基本性能如表1。

◆P-Grades是U-100和PC生成的合金

◆U-Grades是U-Polymer和PET生成的合金

◆AX-Grades是U-100与其它晶型聚合物形成的合金，具有出色的耐化学药品性

◆PEEK/聚酰亚胺(PI)，PEEK/PES及PEEK/PPS，PEEK/液晶高分子(LCP)，PEEK/聚四氟

乙烯(PTFE)

聚砜(PSF)改性

PSF是一种非结晶性的透明树脂，具有韧性强、电性能佳和耐热水、耐化学、耐用蠕变性好的特性，缺点是电镀性差，成型加工性能差，成本较高。

一、聚砜(PSF)因具有优异的物理，力学和热性能，耐高温蠕变，耐水解，无毒，电绝缘性好及耐紫外线，并且其产品质轻、成本低，不但可取代各种塑料，也可代替金属，能用

注射、挤出、模压等通用的方法进行加工，在电子电气、汽车、航空、炊具、食品加工、卫生医疗、日用品应用等领域内已经获得了广泛的应用，并保持稳定的增长势头。

二、在工业应用领域，PSF可以制造各种化工加工设备，有泵外罩、塔外保护层、食品加工设备、污染控制设备、奶制品加工设备及工程、建筑、化工用管道等。

?提高耐微裂纹性

为防止聚砜受溶剂作用产生微裂纹，通常是在聚砜中加入0.01-0.05%的氨盐、金属盐或有机磺酸盐，最好是加入过氟丁烷磺酸钾。例如聚砜的断裂伸长为100%，放入甲苯-异丙醇混合溶剂中后，下降为4%；如加入0.7%过氟丁烷磺酸钾，其断裂伸长率可为50%。文献报道，在0.01mol2,6-双(2’-羟基5’-甲基苄基)-4-甲基苯酚或带有大于或等于三个羟基卤代化合物存在下制得的枝化聚砜，较能耐裂纹。国外也有用电子辐照相和加热交联等方法来提高Udel聚砜的耐微裂纹性。实验表明，Udel聚砜试样经2MGy，辐照250℃加热18h后，放在丙酮、甲乙酮、甲苯等溶剂中浸泡24h不开裂，而未经这样处理的聚砜在这些溶剂中经1h 就被破坏。经0.4-1.6MGy辐照和良好的干燥过的聚砜粒料，在310℃和模温170℃下很容易注塑成型。这种聚砜适宜作层状材料的粘合剂。

?提高耐光性

聚砜的化学结构使它易于吸收紫外线，虽然其光老化很少影响其物理机械性能，但能使聚砜剧烈变黄，从而影响其光学性能。提高耐光性的方法通常是加入紫外线吸收剂。一般是加入0.01-1.0%的2,2-羟基-3,5-二特丁基-5-氯苯并三唑或二苯基恶唑，也可以加入二者的混合物，混合比为0.5-1.0：0.01-0.05。二苯基恶唑除能吸收紫外光外，还具有漂白作用，也有文献报道可添加芳族硫化物和炭黑。为使聚砜片材免受紫外光作用，可用共挤出法涂以0.125mm厚的聚芳酯薄层或覆盖薄膜。经此处理后的聚砜片材置于露天200-500h后，冲击强度保持为51.2%；而没涂层的试样则下降至4.12%，透光率也从77.2%下降至37.5%。而聚砜与聚芳酯混合物制成的片材不产生此效果。

?提高耐热稳定性

聚砜需在300℃以上加工，熔体粘度会增大，特别是聚醚砜。为使其稳定，通常是其中加入0.01-4%的碱金属和碱土金属盐类、各种磷酸或磷酸酯和亚磷酸酯，还可以加入环状亚磷酸酯和聚亚磷酸酯。据德国专利报道，向Udel聚砜中加入 1.0%的C6H5C(CH3)2C6H4NHC6H4(CH3)2C6H5浅型化合物或环状化合物，试样经180℃热处理25天后，仍能保持处理前的透明度和冲击强度，如若在聚砜中添加1%磷酸三苯酯和1%Irganoks1010，则在同样条件下，试样变混浊，冲击强度下降1/3。

?提高耐磨性

聚砜不是耐磨聚合物，但如加入固体润滑剂如聚四氟乙烯、玻纤、石墨等，可提高耐磨性。提高的耐磨性和物理机械性能随添加剂用量而变化。试验表明，聚砜和聚醚砜含15%聚四氟乙烯和30%玻纤时，具有极佳的耐磨性，但加入15%聚四氟乙烯会使其吸水性和拉伸强度略有下降，其它性能基本不变。

?提高阻燃性

在三类聚砜中，只有Udel聚砜是可燃的，而聚醚砜和聚苯砜则是不燃的。为降低Udel 聚砜可燃性，一般在其合成段或加工时加入各种含溴化合物，也可使用Sb2O3作协同剂。如在Udel聚砜中加入0.5% C6H5C(CH3)2C6H4NHC6H4(CH3)2C6H5稳定剂，可得到阻燃为V-O 级的透明组分，如只加入1%溴化聚苯醚，也可达同样效果。

?改善加工性能

聚砜的熔体粘度较高，所以加工需要高温高压并需注入比通常热塑性塑料温度更高的模具中。用注塑法加工的聚砜制品，由于刚性链分子的定向和冷却应力，常常导致龟裂。聚砜，特别是聚醚砜，对金属具有相当好的粘结力，因此，构型复杂的注塑制品较难从模具中顶出。

为提高聚砜的熔体流动性，通常采用添加熔体粘度抑制剂，基本不影响物理机械性能，并能改善其加工性。提高熔体流动性采用的相容性共聚物可为苯乙烯与15%苯代马来酰亚胺共聚物，100份Udel聚砜中添加5份此共聚物与不添加的聚砜相比，在320℃下的熔体粘度分为别为984.2和1262.4Pa.s，且不影响其它性能。聚醚砜和1-50%的聚苯硫醚的共混物再加100-200份填料，能改善其流动性和加工性。由此制得的制品，弯曲强度200MPa，弹性模量19.2GPa。为便于制品脱模，聚砜粒料可涂C10-30脂肪酸镁盐粉末或涂C10-30脂肪族酰胺的粉末，用量达0.5%，不会影响制品的物理机械性能。20℃醋酸乙酯中浸泡1min.需金属化的制品，在其金属化之前，也应在167℃烘箱中退火2-3min。

近几年已开发的品种有聚砜-ABS、聚砜-聚醚亚胺、聚砜-氟塑料、聚砜-聚醚醚酮、聚砜-聚酰亚胺、聚砜-芳香共聚酯、聚砜-无机渗混型、聚砜-聚丙烯碳酸酯等合金，已形成生产规模并投放。

聚醚醚酮(PEEK)改性

是一种线性芳香高分子化合物。其大分子主链上含有大量的芳环和极性酮基,赋予聚合物以耐热性和力学强度；另外，大分子中含有大量的醚键，又赋予聚合物以韧性，醚键越多，其韧性越好。它具有以下性能特征：①耐高温,其负载热变型温度高达316 ℃(30 %GF 或CF 增强牌号) ,连续使用温度为260 ℃；②优良的耐疲劳性,可与合金材料媲美；③耐化学药品性，它的耐腐蚀性与镍钢相近；④自润滑性；⑤阻燃性，不加任何阻燃剂就可达到最高阻燃标准；

⑥易加工性，由于它具有高温流动性好和热分解温度很高等特点，可采用注射、挤出、模压和吹塑成型，及熔融纺丝、旋转成型、粉末喷涂；⑦耐水解性；⑧耐磨性；⑨耐疲劳性；⑩耐辐照性；耐剥离性；良好的电绝缘性能。

◆PEEK/聚酰亚胺(PI)

◆PEEK/PES及PEEK/PPS

◆PEEK/液晶高分子(LCP)

◆PEEK/聚四氟乙烯(PTFE)

3.4橡胶的共混改性

橡胶并用

◆NR/BR

◆NR/SBR

◆NR/NBR

◆NR/CIIR

◆BR/1，2-聚丁二烯（1，2-PB）◆BR/CIIR

◆EPDM/IIR

◆EPDM/聚氨酯橡胶（PU）

橡塑并用

◆NBR/PVC

◆CR/PVC

◆PU/PVC

◆IIR/PE

◆EPM/PE

◆SBR/PE

◆NR，BR/PE

◆EPDM/PP

◆BR/APP

◆NR，SBR，BR/PS

◆NBR/PA

橡胶/酚醛树脂

橡胶/氨基树脂

橡胶/环氧树脂

?特种橡胶共混改性

氟橡胶/NBR

硅橡胶/氟橡胶

硅橡胶/EPDM

?共混型热塑性弹性体

动态硫化：指共混体系在共混过程中的剪切力作用下进行的硫化反应，属于一种反应性共混过程，分部分硫化型和全硫化型。

1972年，第一个部分动态硫化工业品：部分交联三元乙丙橡胶/PP共混型热塑性弹性体1980年，全动态硫化产品：全交联型聚烯烃热塑性弹性体

全动态硫化优点：力性提高，可用挤出、注塑等方式成型，加工方便，能耗低，边角料可重复利用全动态硫化可在密炼机、双螺杆挤出机上进行。

共混型热塑性弹性体形态：橡胶—分散相，塑料—连续相，橡胶相粒子粒径小，弹性体性能好；组分比，橡胶粒子交联度等对弹性体性能有影响。

?全动态硫化热塑性弹性体（热塑性动态硫化橡胶，TPV）品种

EPDM/PP体系

EPDM/PE体系

NBR/PP体系

NR/HDPE体系

NR/PP体系

SBR/HDPE体系

NBR/PA体系

EPR/PA体系

●TPV应用

?汽车配件（净化空气通风管、方向盘、保险杠、风挡、密封条）

?建材（代替氯丁橡胶门窗密封条、膨胀接头、防水卷材）

?医疗领域

?电子、电器领域（洗衣机配件、导管、电线电缆绝缘护套、吸尘器软管）

?其他，如农艺灌溉管道等

聚合物共混知识点总结讲课稿

1.聚合物共混：共混改性包括物理共混、化学共混和物理/化学共混三大类型。其中，物理共混就是通常意义上的“混合”。如果把聚合物共混的涵义限定在物理共混的范畴之内，则聚合物共混是指两种或两种以上聚合物经混合制成宏观均匀物质的过程。 2.分布混合，又称分配混合。是混合体系在应变作用下置换流动单元位置而实现的。 3.分散混合是指既增加分散相空间分布的随机性，又减少分散相粒径，改变分散相粒径分布的工程。分布混合和分散混合在实际的共混工程中是共生共存的，分布混合和分散混合的驱动力都是外界施加的作用力。 4.总体均匀性是指分散相颗粒在连续相中分布的均匀性，即分散相浓度的起伏大小。 5.分散度则是指分散相颗粒的破碎程度。对于总体均匀性，则采用数理统计的方法进行定量表征。分散度则以分散相平均粒径来表征。 6.分散相的平衡粒径：在分散混合中，由于分散相大粒子更容易破碎，所以共混过程是分散相粒径自动均化的过程，这一自动均化的过程的结果，是使分散相例子达到一个最终的粒径。即“平衡粒径”。 7.高分子合金：（塑料合金）指含多种组分的聚合物均相或多相体系，常具有较高的力学性能，作工程塑料。 8.熔融共混：将聚合物组分加热到熔融状态后进行共混（应用广泛）。采用的设备-----密炼机、开炼机、挤出机等。本方法最具有工业价值。 9.溶液共混：将聚合物组分溶于溶剂后，进行共混。本方法主要用于基础研究领域 10.乳液共混：将不同聚合物乳液共混方法。本法可用于橡胶共混改性中；以乳液应用的产品可乳液共混改性等。 11.分散度：反映分散相物料的破碎程度；（分散相的平均粒径和分布表征） 12.均一性：反映分散相分散的均匀程度（分散相浓度起伏大小，用统计法） 13.相界面：连续相与分散相之间的交界面。（界面结合好坏对共混物性能有重大影响） 14. 所谓聚合物之间的相容性（Miscibility），从热力学角度而言，是指在任何比例混合时，都能形成分子分散的、热力学稳定的均相体系，即在平衡态下聚合物大分子达到分子水平或链段水平的均匀分散。 15. 直接观测 16. 间接观测 17.界面自由能：两相体系中两组分之间具有界面自由能，直接影响共混过程. 18.界面张力 19. 简答 1.简述影响热力学相容性的因素。答：1.大分子间的相互作用 2.相对分子质量 3.共混组分的配比

流变学在聚合物研究中的应用

流变学在聚合物研究中的应用概述高分子熔体的流变行为是由其长链分子的拓扑结构决定的。当高分子主链上引入一定数量和长度的支链后，其粘弹性质与线形高分子会有明显不同。长链支化聚合物剪切条件下会表现出与线形高分子类似的应变软化，但由于支链的限制将有更长的末端松弛时间 ,并在拉伸条件下表现出与线形高分子完全不同的应变硬化松弛过程。支化对聚合物粘弹性质的影响，无论对工业界还是科学研究都是一个十分重要和基础的课题。近年来的一系列研究表明：一方面通过引入相同或相似结构单元的长支链可以明显提高聚合物的熔体强度(这对于熔融纺丝、吹膜等熔体拉伸加工过程是十分有利的)；另一方面也可以通过含有特征官能团支链的引入对聚合物进行改性，提高其光学、热学和力学性能。目前，随着控制聚合反应和机理研究的进一步深入，人们已能够直接得到各种具有明确拓扑结构的支化聚合物 ,如梳形[1]、星形、 H形聚合物[2]等 ,这对支化聚合物流变学的深入研究与探索起了极大的推动作用。与线形高分子不同 ,支化高分子熔体是热流变复杂的 ,其流变学特性主要表现在: (1)支化减小了高分子的流体力学体积 ,降低了零切粘度 ,支链松弛过程的加入使得整个高分子的末端松弛时间延长; (2)长链支化聚合物在拉伸过程中会表现出明显的应变硬化 ,并使得时 - 温叠加原理不再有效; (3)支化高分子的拓扑结构对其整个松弛过程有显著的影响 ,支化密度和支链长度存在临界值 ,超过此临界值 ,支链松弛过程将会清晰地反映在动态粘弹谱上; (4)支化聚合物流变行为的温度依赖性是复杂的 ,多数支化聚合物的流变行为比相应线形聚合物有更强的温度依赖性 ,但也有一些支化聚合物和其相应线形高分子具有同样的温度依赖性 ,如聚异丁烯。本文简介流变学在不同聚合物研究中的应用，并对流变学的发展方向做了展望。 1、流变学在聚乙烯研究中的应用聚乙烯基本分为三大类,即低密度聚乙烯(LDPE)!高密度聚乙烯(HDPE)和线型低密度聚乙烯(LLDPE)，三种聚乙烯分子结构见图如下

聚合物共混物的性能

聚合物共混及性能的基本原理聚合物共混物的性能

聚合物共混物的性能 ?物质的性能是其内部结构的表现。聚台物共混物的性能不仅与其组分的性能有关，而且与其形态结构密切相关。 ?聚合物是多层次结构的物质。例如大分子的化学组成、结构单元的连接方式和空间构型称为一次结构。聚合物的分子量、大分子的形状为二次结构。大分子之间堆砌、排列的情况即聚集结构依所涉及的范围分为三次结构和高次结构，即超分子结构。每种结构层次都有其相应的运动特性。 ?不同的性能对各结构层次的敏感程度是不同的。例如，化学性质主要决定于一次结构；玻璃化转变主要决定于一次和二次结构；力学性能则一般与三次结构和高次结构有更直接的关系。同一种聚合物，结晶态和非晶态、取向和不取向，其力学性能迥然不同。

聚合物共混物的性能 ?加工条件不同会影响制品内部的高次结构，从而可改变制品的力学性能。 ?聚合物共混物的结构极为复杂，定量地描述性能与结构的关系非常困难，目前仅限于粗略的定性描述和某些半定量的经验公式。 ?聚合物共混物的性能与其组分性能的关系取决于共混物的形态结构，即两相之间的结合力大小、界面层的结构、界面层的厚度、两相的连续性、分散相的相区尺寸、分散相粒子的形状等。

聚合物共混物性能与其纯组分性能之间的一般关系 ?双组分体系的性能与其组分性能之间的关系常可用最简单的关系式表示，称作“混合法则”式中P 为双组分体系的某项性能；β为组分浓度，包括重量分数、体积分数或摩尔分数。 ?在多数情况下，上式给出性能P 的上限值，而下式则给出下限值。 ?上述混合物法则只是很粗略的近似。对于聚合物共混体系，与上述法则的偏离一般都较大，很多情况下甚至完全不适用。这种情况和共混物的形态结构密切相关。 22112 2111P P P P P P ββββ+=+=

配位聚合物的应用及其研究进展

配位聚合物在光电磁材料中的应用姓名：吴娜学号：10207010 摘要：配位聚合物由于其特殊的结构及其在光电磁等方面优异的性能引起了科学家的广泛关注。本文综述了金属有机化合物在光电磁材料中的应用，并对新型多功能材料在设计、合成与应用方面的广阔前景作了展望。关键词：配位聚合物；多功能材料；非线性光学；材料化学引言：配位聚合物(coordination polymers)或金属-有机框架(metal-organic frameworks,简称MOFs)是指利用金属离子与有机桥联配体通过配位键合作用而形成的一类具有一维，二维或三维无限网络结构的配位化合物[1]。近年来，配位聚合物作为一种新型的功能化分子材料以其良好的结构可裁性和易功能化的特性引起了研究者浓厚的兴趣。配合物有无机的金属离子和有机配体，因此它兼有无机和有机化合物的特性，而且还有可能出现无机化合物和有机化合物均没有的新性质。配位聚合物分子材料的设计合成、结构及性能研究是近年来十分活跃的研究领域之一，它跨越了无机化学、配位化学、有机化学、物理化学、超分子化学、材料化学、生物化学、晶体工程学和拓扑学等多个学科领域，它的研究对于发展合成化学、结构化学和材料化学的基本概念及基础理论具有重要的学术意义，同时对开发新型高性能的功能分子材料具有重要的应用价值[2-7]。并对分子器件和分子机器的发展起着至关重要的作用。配位聚合物在新的分子材料中将发挥重要的作用。配位化学理论在材料的分子设计中也将起着重要的指导作用。材料按其性能特征和用途大致可划分为结构材料和功能材料两大类。功能材料种类繁多，功能各异，其共同的特点和发展趋势是：(1) 性能优异；(2)分子化；(3)巨大的应用前景。金属有机光电磁材料综合了这几方面特点，将发展成为新一代材料，其结构和性能决定了它的应用越来越广泛。以下是金属有机化合物分别在光电磁材料中的应用。 1 配位聚合物在光学材料中的应用配位聚合物的光学性质研究主要集中在光致发光、电致发光以及非线性光学等方面[8]。 1.1光致发光和电致发光材料当外界光照射到某些物质的时候，这些物质会发射出各种波长和不同强度的可见光，而当外界光停止照射时，这种发射光也随之消失，我们称这种发光现象叫光致发光( PL)；当

聚合物共混改性原理及应用.

聚合物共混改性原理及应用 ``````` 201015014057 一．名词解释（每题5分，共20分） 1.聚合物共混答：共混改性包括物理共混、化学共混和物理/化学共混三大类型。其中，物理共混就是通常意义上的“混合”。如果把聚合物共混的涵义限定在物理共混的范畴之内，则聚合物共混是指两种或两种以上聚合物经混合制成宏观均匀物质的过程。 2.分布混合和分散混合答：分布混合，又称分配混合。是混合体系在应变作用下置换流动单元位置而实现的。分散混合是指既增加分散相空间分布的随机性，又减少分散相粒径，改变分散相粒径分布的工程。分布混合和分散混合在实际的共混工程中是共生共存的，分布混合和分散混合的驱动力都是外界施加的作用力。 3.总体均匀性和分散度答：总体均匀性是指分散相颗粒在连续相中分布的均匀性，即分散相浓度的起伏大小。分散度则是指分散相颗粒的破碎程度。对于总体均匀性，则采用数理统计的方法进行定量表征。分散度则以分散相平均粒径来表征。

4.分散相的平衡粒径答：在分散混合中，由于分散相大粒子更容易破碎，所以共混过程是分散相粒径自动均化的过程，这一自动均化的过程的结果，是使分散相例子达到一个最终的粒径。即“平衡粒径”。二．选择题（每题1.5分，共15分） 1.热力学相容条件是混合过程的吉布斯自由能（ A ） A.小于零 B 大于零 C 等于零 D 不确定 2.共混物形态的三种基本类型不包括（ D ） 3. A.均相体系 4. B 海-岛结构 5.C 海--海结构 6. D 共混体系 3.影响熔融共混过程的因素不包括（B ） A 聚合物两相体系的熔体黏度 B 聚合物两相体系的表面张力 C 聚合物两相体系的界面张力 D 流动场的形式和强度 4.共混物形态研究的主要内容不包括（ D ）

聚合物共混改性

1．高分子的来源是来自天然高分子、半天然高分子、以及合成高分子。而其中天然高分子是自然界存在的高分子 2．共混方法：物理方法：机械混合溶液混合胶乳混合粉末混合化学方法：接枝共聚（组分间有化学反应）嵌段共聚（组分间有化学应）互穿网络（组分间没有化学反应）渐变处理（组分间没有化学反应） 3．高分子材料共混技术进展相容剂技术(见离聚体进展报告) 互穿聚合物网络技术(见第五章内容) 动态硫化技术(见第三章) 反应挤出成型技术形态结构研究增韧机理研究 4．反应挤出成型技术特点：可连续且小批量的生产；投资少；不使用溶剂，节省能源和减少公害；对制品和原料有较大选择余地；可方便地进行混炼、聚合等操作，简化脱挥发物、造粒和成型加工等过程，并可使其一体化；在控制化学结构的同时还可控制微相等物理结构，以制备具有良好性能的新物质。 5．弹性体增韧理论 a 多重银纹理论 Mertz等人首次提出了聚合物的增韧理论。该理论认为，作增韧体的部分橡胶粒子会横跨在材料变形所产生的很多微细的裂缝上，阻止其迅速发展，而橡胶在变形过程中消耗了能量，从而提高了材料的韧性。此理论的主要弱点是注意了橡胶而忽视了母体。后来Newman等人计算了拉伸断裂过程中橡胶断裂所耗散的能量仅占总能量的10%，这说明该理论并未真正揭示橡胶增韧的本质原因。 Bucknall等人发展了Mertz等人的微缝理论，提出了多重银纹理论。该理论认为，在橡胶增韧塑料体系中，橡胶相颗粒起了应力集中的作用。当材料受到冲击时，它能引发大量的银纹，但由于大量银纹之间的应力场的相互干扰并且如果生产着的银纹前峰处的应力集中低于临界值或银纹遇到另一橡胶颗粒时，则银纹就会终止，橡胶相粒子不仅能引发银纹而且能控制银纹。材料受到冲击时产生的大量银纹可吸收大量的冲击能量，从而保护了材料不受破坏 6．弹性体增韧和非弹性体增韧两种理论比较 a 增韧剂种类不同：前者是橡胶或热塑性弹性材料，模量低、易于挠曲、流动性差；后者是脆性塑料或刚性无机粒子，模量高，几乎不发生塑性形变,流动性好。 b 增韧对象不同：前者可增韧脆性或韧性材料；后者则要求基体本身有—定韧性。 c 增韧剂含量变化的效果不同：前者随加入量的增加韧性一直增加；后者有一合适的增韧范围，超过这一范围后无增韧效果。 d 复合体系性质不同：前者在提高材料韧性的同时，材料的模量、强度和热变形温度等大幅度降低；后者则在提高材料韧性的同时，提高材料的模量、强度和热变形温度，不过，前者对基体韧性提高幅度大；后者则通常不能大幅度提高韧性。

聚合物共混改性(小字)

1.试述聚合物共混改性的目的：获得预期性能的共混物。 2.试述共混改性的方法：1.熔融共混；2.溶液共混； 3.乳液共混； 4.釜内共混。 1、共混物形态的三种基本类型(1)均相体系 (2)两相体系①海—岛结构 ②海—海结构答：其一是均相体系；其二被称为“海-岛结构”,这是一种两相体系,且一相为连续相,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；其三被称为“海-海结构”,也是两相体系,但两相皆为连续相,相互贯穿。 2.均相体系的判定：如果一种共混物具有类似于均相材料所具有的性能,该共混物就可以认为是具有均相结构的共混物.在大多数情况下,可以用玻璃化转变温度(Tg)作为判定的标准.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. 3、简述分布混合与分散混合的概念分布混合:又称分配混合，是混合体系在应变作用下置换流动单元位置而实现的. 分散混合：既增加分散相空间分布的随机性,又减小分散相粒径,改变分散相粒径分布过程. 4 P17— 18 , 一个分散相大粒子(大液滴)分裂成两个较小较小的粒子再进一步分裂。展示的分散过程是逐步进行的重复破裂过程。 (大液滴)先变为细流线,细流线再在瞬间破裂成细小的粒。其展示的分散过程是在瞬间完成的。 5、影响共混过程的5答：a. 调控共混温度,改变剪 ,使We 值增大,进而使形变增大； ,使We 值增大,易于变形.液滴的变形到达,使We 值增大,进而使液滴(分散相)的形变增大； σ下降,使We 值增大,进而使液滴的形变增大；的影响； ⑥熔体弹性； ⑦液滴破碎的判据：τ(19λ+16)/16(λ+1) > σ/R ,式中τ为剪切应力. ⑧流动场形式的影响（2）双小球模型： ①剪切应力、分散相内力：增大剪切应力或降低分散相内力有利于分散相颗粒的破碎分散； ②粒径大的分散相颗粒易破碎分散,发生分散相粒径的自动均化过程； ③在分散相的破碎分散过程中,分散相颗粒会发生伸长变形和转动.当伸长变形的分散相颗粒转动到剪切应力平行的方向时,就难以进一步破碎了。 7、采用哪些方法,可以对聚合物熔体黏度进行调控 P35—37 答：①调节共混温度; ②调节剪切应力; ③用助剂进行调节; ④改变相对分子质量. 8、简述总体均匀性与分散度概念总体均匀性：分散相颗粒在连续相中分布的均匀性,即分散相浓度的起伏大小。分散度：分散相颗粒的破碎程度；用分散相平均粒径表征。 9、简述影响分散相粒径的因素 P54 答：熔体黏度与组分配比是影响分散相粒径的重要因素；共混过程中共混体系所受到的外力作用(通常是剪切应力),对分散相粒径也有重要影响；两相之间界面张力对分散相物料的分散过程产生影响,进而影响分散相粒径。 10、简述聚合物表面张力的影响因素（1）温度表面张力的本质是分子间相互作用。由于分子间力随温度升高而下降，且与温度呈线性关系。聚合物的表面张力也随温度升高而下降，且与温度呈线性关系。（2）聚合物物态结晶性聚合物发生结晶或熔融时，密度发生变化。根据Macled 方程，密度变化会引起表面张力变化，密度增大，表面张力也增大；因而，结晶性聚合物发生相变时，表面张力会发生相应的变化。结晶体的密度高于熔体的密度，相应的，结晶体的表面张力高于熔体的表面张力。这种变化，会使表面张力与温度的线性关系受到影响。（3）相对分子质量；分子量大，表面张力也大。（4）内聚能密度及溶解度参数内聚能密度 2i ii C δ=；表面张力和内聚能密度都与分子间相互作用有关,两者彼此有关联; 溶解度参数 14.043 .0m V K δφσ =；表面张力随溶解度参数的增大而增大。 11、简述共混体系界面张力、界面层厚度与相容性的关系答：溶解度参数接近的体系，或者B 参数较小的体系，相容性相应的较好，界面张力较低，界面层厚度也较厚。 12、共混体系的相容剂有哪些类型？两类，非反应性共聚物,反应性共聚物。 13、试述影响共混体系熔融流变性能的因素答：因素主要有：剪切速率、温度、粘弹性、共混物组分含量、第三组分（调节剂）。答：(1)玻璃纤维的直径的影响：用于PA 增强的玻璃纤维直径在10—20μm 左右； (2)玻纤长度的影响；(3)玻璃纤维表面处理的影响；(4)玻纤含量的影响 16、表面处理作用机理答：(1)提高碳纤维的表面能(实质是提高碳纤维表面的含氧量),减少纤维与基体、树脂表面能之差值,以达到改善基体与纤维间的浸润性,实现纤维与基体间的有关粘结； (2)通过一定处理后,可在碳纤维表面形成大量可与基体形成化学键及氢键或范德华力结合的活性基团,可明显提高CFRP 层间剪切强度； (3)改善碳纤维表面物理状态,及增加表面粗糙或在纤维表面生成凹凸结构,以通过机械契合或者说“锚固效应”达到好的界面性能 17、如何提高极性尼龙和非极性聚烯烃弹体的相容性？给出至少3种表征PA/POE 共混物相容性的方法。答：(1)添加相容剂,作用机理是富集在两相界面处,改善两相之间的界面结合。 (2)固体物性表征：热分析法(DSC)、膨胀计法、动态力学分析法(DM)。热力学表征：熔点降低法,吸附探针法和反气相色谱法等. 18、试述聚合物表面改性的必要性及其意义。答：表面改性技术是采用化学的、物理的方法改变材料或工件表面的化学成分或组织结构以提高机器零件或材料性能的一类热处理技术。它包括化学热处理(渗氮、渗碳、渗金属等);表面涂层(低压等离子喷涂、低压电弧喷涂、激光重熔复合等门薄膜镀层(物理气相沉积、化学气相沉积等)和非金属涂层技术等。这些用以强化零件或材料表面的技术，赋予零件耐高温、防腐蚀、耐磨损、抗疲劳、防辐射、导电、导磁等各种新的特性。使原来在高速、高温、高压、重载、腐蚀介质环境下工作的零件，提高了可靠性、延长了使用寿命，具有很大的经济意义和推广价值。 1.试述聚合物共混改性的目的：获得预期性能的共混物。 2.试述共混改性的方法：1.熔融共混；2.溶液共混； 3.乳液共混； 4.釜内共混。 1、共混物形态的三种基本类型(1)均相体系 (2)两相体系①海—岛结构 ②海—海结构答：其一是均相体系；其二被称为“海-岛结构”,这是一种两相体系,且一相为连续相,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；其三被称为“海-海结构”,也是两相体系,但两相皆为连续相,相互贯穿。 2.均相体系的判定:如果一种共混物具有类似于均相材料所具有的性能,该共混物就可以认为是具有均相结构的共混物.在大多数情况下,可以用玻璃化转变温度(Tg)作为判定的标准 .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。 3、简述分布混合与分散混合的概念分布混合:又称分配混合，是混合体系在应变作用下置换流动单元位置而实现的. 分散混合：既增加分散相空间分布的随机性,又减小分散相粒径,改变分散相粒径分布过程. 4 P17—18 ,一个分散相大粒子(大液滴)分裂成两个较小较小的粒子再进一步分裂。展示的分散过程是逐步进行的重复破裂过程。 (大液滴)先变为细流线,细流线再在瞬间破裂成细小的粒。其展示的分散过程是在瞬间完成的。 5、影响共混过程的5 答：a. 调控共混温度,改变剪,使We 值增大,进而使形变增大； ,使We 值增大,易于变形.液滴的变形到达,使We 值增大,进而使液滴(分散相)的形变增大； σ下降,使We 值增大,进而使液滴的形变增大；的影响； ⑥熔体弹性； ⑦液滴破碎的判据：τ(19λ+16)/16(λ+1) > σ/R ,式中τ为剪切应力. ⑧流动场形式的影响（2）双小球模型： ①剪切应力、分散相内力：增大剪切应力或降低分散相内力有利于分散相颗粒的破碎分散； ②粒径大的分散相颗粒易破碎分散,发生分散相粒径的自动均化过程； ③在分散相的破碎分散过程中,分散相颗粒会发生伸长变形和转动.当伸长变形的分散相颗粒转动到剪切应力平行的方向时,就难以进一步破碎了。 7、采用哪些方法,可以对聚合物熔体黏度进行调控 P35—37 答：①调节共混温度; ②调节剪切应力; ③用助剂进行调节; ④改变相对分子质量. 8、简述总体均匀性与分散度概念总体均匀性：分散相颗粒在连续相中分布的均匀性,即分散相浓度的起伏大小。分散度：分散相颗粒的破碎程度；用分散相平均粒径表征。 9、简述影响分散相粒径的因素 P54 答：熔体黏度与组分配比是影响分散相粒径的重要因素；共混过程中共混体系所受到的外力作用(通常是剪切应力),对分散相粒径也有重要影响；两相之间界面张力对分散相物料的分散过程产生影响,进而影响分散相粒径。 10、简述聚合物表面张力的影响因素（1）温度表面张力的本质是分子间相互作用。由于分子间力随温度升高而下降，且与温度呈线性关系。聚合物的表面张力也随温度升高而下降，且与温度呈线性关系。（2）聚合物物态结晶性聚合物发生结晶或熔融时，密度发生变化。根据Macled 方程，密度变化会引起表面张力变化，密度增大，表面张力也增大；因而，结晶性聚合物发生相变时，表面张力会发生相应的变化。结晶体的密度高于熔体的密度，相应的，结晶体的表面张力高于熔体的表面张力。这种变化，会使表面张力与温度的线性关系受到影响。（3）相对分子质量；分子量大，表面张力也大。（4）内聚能密度及溶解度参数内聚能密度 2i ii C δ=；表面张力和内聚能密度都与分子间相互作用有关,两者彼此有关联; 溶解度参数 14.043.0m V K δφσ=；表面张力随溶解度参数的增大而增大。 11、简述共混体系界面张力、界面层厚度与相容性的关系答：溶解度参数接近的体系，或者B 参数较小的体系，相容性相应的较好，界面张力较低，界面层厚度也较厚。 12、共混体系的相容剂有哪些类型？两类，非反应性共聚物,反应性共聚物。 13、试述影响共混体系熔融流变性能的因素答：因素主要有：剪切速率、温度、粘弹性、共混物组分含量、第三组分（调节剂）。答：(1)玻璃纤维的直径的影响：用于PA 增强的玻璃纤维直径在10—20μm 左右； (2)玻纤长度的影响；(3)玻璃纤维表面处理的影响；(4)玻纤含量的影响 16、表面处理作用机理答：(1)提高碳纤维的表面能(实质是提高碳纤维表面的含氧量),减少纤维与基体、树脂表面能之差值,以达到改善基体与纤维间的浸润性,实现纤维与基体间的有关粘结； (2)通过一定处理后,可在碳纤维表面形成大量可与基体形成化学键及氢键或范德华力结合的活性基团,可明显提高CFRP 层间剪切强度； (3)改善碳纤维表面物理状态,及增加表面粗糙或在纤维表面生成凹凸结构,以通过机械契合或者说“锚固效应”达到好的界面性能 17、如何提高极性尼龙和非极性聚烯烃弹体的相容性？给出至少3种表征PA/POE 共混物相容性的方法。答：(1)添加相容剂,作用机理是富集在两相界面处,改善两相之间的界面结合。 (2)固体物性表征：热分析法(DSC)、膨胀计法、动态力学分析法(DM)。热力学表征：熔点降低法,吸附探针法和反气相色谱法等. 18、试述聚合物表面改性的必要性及其意义。答：表面改性技术是采用化学的、物理的方法改变材料或工件表面的化学成分或组织结构以提高机器零件或材料性能的一类热处理技术。它包括化学热处理(渗氮、渗碳、渗金属等);表面涂层(低压等离子喷涂、低压电弧喷涂、激光重熔复合等门薄膜镀层(物理气相沉积、化学气相沉积等)和非金属涂层技术等。这些用以强化零件或材料表面的技术，赋予零件耐高温、防腐蚀、耐磨损、抗疲劳、防辐射、导电、导磁等各种新的特性。使原来在高速、高温、高压、重载、腐蚀介质环境下工作的零件，提高了可靠性、延长了使用寿命，具有很大的经济意义和推广价值。

碳化硅在聚合物中的应用

碳化硅在聚合物中的应用 2006-12-18 9:12:58 【文章字体：大中小】打印收藏关闭由无机材料和有机高分子所组成的有机-无机杂化材料是近年来国内外研究较多的一种新型复合材料，它同时具有有机高分子和无机材料的优点。SiC 陶瓷具有硬度高、高温强度大、抗蠕变性能好、耐化学腐蚀、抗氧化性能好、热膨胀系数小及高热导率等优异性能，是一种在高温和高能条件下极具应用前景的材料。SiC用于制备金属基、陶瓷基和聚合物基复合材料，已经表现出优异的性能。此外，SiC在隐身吸波材料方面也有重要的应用。本文综述了SiC在聚合物中的应用。 1 碳化硅基本特性 SiC具有α和β两种晶型。β-Sic的晶体结构是立方晶系，Si和C分别组成面心立方晶格，Si——C的原子间距为0.1888nm，α-SiC存在着4H、15R 和6H等100余种多型体，其中，6H多型体在工业上应用最为广泛。在6H-SiC 中，Si与C交替成层状堆积，Si层间或C层间的距离为0.25nm,si-C的原子间距约为0.19nm。在SiC的两种晶型之间存在一定的热稳定性关系。温度低于1 600℃时，SiC 以β-SiC存在；温度高于1600℃时，β-SiC通过再结晶缓慢转变成α-SiC 的各种型体（4H、6H和15R等）。4H-SiC在2000℃左右容易生成；而15R 和6H多型体均需在2100℃以上才能生成，但15R的热稳定性比6H多型体差，对于6H-SiC,即使温度超过2200℃也非常稳定。 SiC的硬度高、弹性模量大，具有优良的耐磨损性能。纯的SiC不会被HC1、HNO3、H2SO4和HF等酸溶液以及NaOH等碱溶液所侵蚀，但在空气中加热时

聚合物共混物的相容性

聚合物共混物的相容性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。 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。（1）溶解度参数相近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/EV A、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。（4）结晶能力相近原则共混体系为结晶聚合物时，多组分的结晶能力即结晶难易程度与最大结晶相近时，其相容性就好。而晶态与非晶态、晶态与晶态体系的相容性很差，只有在混晶时才会相容，如PA/PVC、PE/PA、PET/PBT体系。两组分非晶态体系相容性较好，如PPO与PS，PVC与NBR，PVC与EV A等。（5）表面张力у相近原则共混体系中各组分的表面张力越接近，其相容性越好。共混物在熔融时，与乳状液相似，其稳定性及分散度受两者表面张力的控制。у越接近，两相间的浸润-接触与扩散就越好，界面的结合也越好。例如：聚丙烯、聚乙烯与顺丁橡胶、天然橡胶、乙丙橡胶表面张力相近，因此其相容性很好，尤其是PP/EPDM是典型的增韧共混体系。 2、提高共混物相容性方法聚合物之间的相容性比较复杂，有的完全相容或部分相容；有的完全不相容或部分不相容。共混物完全相容是因为极性相同而结构相似，此类共混物性能改善不大。绝大多数的共混体系内聚合物之间只能部分相容。因此要想到达预期的改性效果，必须通过各种共混改性方法，例如：加入相容剂、交联、IPN、引入基团和改变结构等技术改善聚合物之间的相容性。（1）加入相容剂加入相容剂，使两种或多种聚合物组分通过混炼，提高相界面层的黏结力，促进相分散，使形态结构稳定化，并借助聚合物分子间的键合力，降低两相组分间的界面张力，增加共混体系的均匀性，减小相分离，改善聚合物共混的综合性能。 PE、PP、PS等聚烯烃之间，性能具有互补性但却缺乏良好的相容性，因此加入相容剂是必要的。PE/PP共混物两组分相容性差，但加入15%相容剂EPR后，其形态结构均化以及相界面黏结得到强化，性能有了明显改善。又如：PBT与PPO完全不相容且成型性极差，加入5%～8%带有环氧基的PS接枝相容剂，改善了PBT与PPO的

聚合物共混改性_思考题答案

1.试述聚合物共混的概念。答：聚合物共混是指将两种或两种以上聚合物材料、无机材料以及助剂在一定温度下进行机械掺混，最终形成一种宏观上均匀，而且力学、热学、光学、电学及其他性能得到改善的新材料的过程，这种混合过程称为聚合物的共混改性，所得到的新的共混产物称为聚合物共混物，简称共混物。 2.共混物的形态学要素有哪些？答：1. 分散相和连续相；2. 分散相的分散状况；3. 两相体系的形貌；4. 相界面。 3.简述分散相颗粒分散过程的两种主要机理。答：液滴分裂机理：分散相的大粒子，分裂成两个较小的粒子，然后，较小的粒子在进一步分裂，这一过程不断重复，直至平衡。细流线破裂机理：分散相的大粒子，在拉伸应力下变形为细流线，细流线再在瞬间破裂成细小的粒子。 4.依据“液滴模型”，讨论影响分散相变形的因素。答：Weber数粒径；连续相黏度；界面张力；熔体弹性；流动场；两相粘度比。 5.依据“双小球模型”，讨论影响分散相破碎的因素。答：K值的影响；r*值的影响；初始位置（分散相粒径）的影响 6.采用哪些方法，可以对聚合物熔体黏度进行调控。答：调节剪切应力；通过助剂调节；调节共混组分的相对分子量。 1.影响共混物性能的因素有哪些？答：一、各组分的性能与配比的影响；二、共混物形态的影响；三、制样方法和条件的影响；四、测试方法与条件的影响 2.试述聚合物大形变时的形变机理及两种过程。答：玻璃态聚合物大形变时的形变机理包含两种可能的过程剪切形变过程：剪切过程包括弥散型的剪切屈服形变和形成局部剪切带两种情况。剪切形变只是使物体形状改变，分子间的内聚能和物体的密度基本上不受影响。银纹化过程：银纹化过程则使物体的密度大大下降。这两种机理各自所占的比重与聚合物结构及实验条件有关。 3.形成局部应变的两种原因是什么？答：1）是纯几何的原因（试样截面积的波动）。这种纯几何的原因仅在一定的负荷条件下才会产生局部应变 2）应变软化（材料对应变的阻力随应变的增加而减小）。是由聚合物材料的本性引起的。 4.试述银纹的结构和性质。

聚合物共混

酚醛树脂的发展历程及共混改性一、前言酚醛树脂作为最古老的合成树脂，因其具有较高的机械强度，耐热性好，难燃、低毒、低发烟，可与其它多聚物共混，实现高性能化，广泛应用于民用、工业、航空航天、汽车、电子、机械、交通运输等国民经济各个领域。近年来科研人员对酚醛树脂本身的脆性和机械性能进行改进，并积极开发下游产品应用新工艺，使酚醛树脂基复合材料有了更大的发展。随着消费电子产业的迅速成长，高纯度及改性酚醛树脂也在半导体封装材料、印制电路基板材料和光刻胶领域，发挥着越来越重要的作用。现代对酚醛泡沫反应机理和生产工艺的不断研发，已使酚醛泡沫材料应用于民用建筑、采矿等领域。各种改性酚醛树脂作为增粘、增硬、补强材料，也不断地应用于橡胶配方的改进之中。酚醛树脂是以酚类（苯酚、甲酚、间苯二酚等）与醛类（甲醛、糠醛等）为原料，在催化剂作用下缩聚而成。根据合成条件及用途的不同，酚醛树脂可分为热塑性酚醛树脂和热固性酚醛树脂。酚醛树脂与其他热固性树脂比较，其固化温度较高，固化树脂的力学性能、耐化学腐蚀性可与不饱和聚酯相当，但不及环氧树脂。酚醛树脂的脆性比较大、收缩率高、不耐碱、易吸潮、电性能差，不及聚酯和环氧树脂[1]。针对此问题，需要提出多种改性酚醛树脂增韧及耐热改性的方法。二、酚醛树脂的重要性能（1）高温性能酚醛树脂最重要的特征就是耐高温性，即使在非常高的温度下，也能保持其结构的整体性和尺寸的稳定性。正因为这个原因，酚醛树脂才被应用于一些高温领域，例如耐火材料，摩擦材料，粘结剂和铸造行业酚醛树脂耐火材料（2）粘结强度酚醛树脂一个重要的应用就是作为粘结剂。酚醛树脂是一种多功能，与各种各样的有机和无机填料都能相容的物质。设计正确的酚醛树脂，润湿速度特别快。并且在交联后可以为磨具、耐火材料，摩擦材料以及电木粉提供所需要的机械强度，耐热性能和电性能。水溶性酚醛树脂或醇溶性酚醛树脂被用来浸渍纸、棉布、玻璃、石棉和其它类似的物质为它们提供机械强度，电性能等。典型的例子包括电绝缘和机械层压制造，离合器

聚合物共混改性作业题答案

1. 聚合物共混改性的主要目的有哪些？物性（谋求新的功能提高性能）：功能化、高性能化、耐久性成型加工性：流动性、收缩性、离型性、尺寸稳定性、结晶性、结晶速度、热熔融强度等经济性：增量、代用、省资源、循环利用等 2. 聚合物共混改性的主要方法有哪些？物理共混：是指两种或两种以上聚合物材料、无机材料以及助剂在一定温度下进行机械掺混，最终形成一种宏观上均匀的新材料的过程。化学共混：聚合物的化学共混改性是通过聚合物的化学反应，改变大分子链上的原子或原子团的种类及其结合方式的一类共混改性方法。物理/化学共混：是在物理共混的过程中发生某些化学反应 3. 简述混合的基本方式及其特点。基本方式：分配混合（分布混合、层流混合）、分散混合特点：在混合中仅增加粒子在混合物中分布均匀性而不减小粒子初始尺寸的过程，称为分配混合。分布混合：只改变分散相的空间分布状况，增加分散相分布的随机性。分散相物料主要通过对流作用来实现；层流混合：是分布混合的一种特定形式，其理论基于一种假设，即在层流混合的过程中，层与层之间不发生扩散。分散混合：在混合过程中发生粒子尺寸减小到极限值，同时增加相界面和提高混合物组分均匀性的混合过程。 4. 试述聚合物共混物的形态及特点。海-岛结构：是一种两相体系，一相为连续相，另一相为分散相，分散相分散在连续相中，亦即单相连续体系。海-海结构：也是一种二相体系，但两相皆为连续相，相互贯穿，亦即两相连续体系。两相互锁或交错结构：也是一种二相体系，这种结构中没有一相形成贯穿整个试样的连续相，而且两相相互交错形成层状排列，难以区分连续相和分散相。梯度结构：为二相体系，特殊的共连续体系（两相连续体系）其组成在空间上互为增减。阶跃结构：为二相体系，特殊的共连续体系（两相连续体系），在极小过渡区域内，其组成在空间上互为增减。单相连续体系：海-岛结构、两相互锁或交错结构共连续体系：海-海结构、梯度结构、阶跃结构 5. 影响熔融共混的主要因素有哪些？（1）聚合物两相体系的熔体黏度（比值）及熔体弹性。（2）聚合物两相体系的界面张力。（3）聚合物两相体系的组分含量以及物料的初始状态。（4）流动场形式和强度。（5）共混时间。 1. 试述聚合物共混的概念。聚合物共混是指将两种或两种以上聚合物材料、无机材料以及助剂在一定温度下进行机械掺混，最终形成一种宏观上均匀，而且力学、热学、光学、电学及其他性能得到改善的新材料的过程，这种混合过程称为聚合物的共混改性，所得到的新的共混产物称为聚合物共混物，简称共混物。 2. 共混物的形态学要素有哪些？分散相和连续相、分散相的分散状况、两相体系的形貌、相界面 3. 简述分散相颗粒分散过程的两种主要机理。液滴分裂机理：分散相的大粒子，分裂成两个较小的粒子，然后，较小的粒子在进一步分裂，这一过程不断重复，直至平衡。细流线破裂机理：分散相的大粒子，在拉伸应力下变形为细流线，细流线再在瞬间破裂成细小的粒子。 4. 依据“液滴模型”，讨论影响分散相变形的因素。 Weber数： We很小时，σ占据主导作用，形成稳定的液滴。“液滴模型”认为，对于特定的体系和在一定条件下，We可以有特定的Wecrit，当We < Wecrit，液滴稳定； We＞Wecrit，液滴会变得不稳定，进而破裂。 γ&γ& ：↑→We ↑→ D ↑。

聚合物共混改性原理要点整理

名词解释 1.【聚合物共混】：是指两种或两种以上聚合物经过混合制成宏观均匀物质的过程，能增加体系的均匀性。 2.【高分子合金】：是指含多种组分的聚合物均相或多相体系，包括聚合物共混物和嵌段、接枝共聚物，一般为具有较高力学性能的工程塑料。 3.【复合材料】：是指由两个或两个以上独立的物理相组成的固体产物，其组成包括基体和增强材料两部分。 4.【杂化材料】：两种以上不同种类的有机、无机、金属材料，在原子、分子水平上杂化，产生具有新型原子、分子集合结构的物质，含有这种结构要素的物质为杂化材料。 5.【分布混合】：又称分配混合，是混合体系在应变作用下置换流动单元位置而实现的。指分散相粒子不发生破碎，只改变分散相的空间分布、增加随机性的混合过程。 6.【分散混合】：是指既增加分散相空间分布的随机性，又减少分散相粒径，改变分散相粒径分布的工程。 7.【总体均匀性】：是指分散相颗粒在连续相中分布的均匀性，即分散相浓度的起伏大小，一般采用数理统计的方法进行定量表征。 8.【分散度】：是指分散相颗粒的破碎程度，一般以分散相平均粒径来表征。 9.【平衡粒径】：在分散混合中，由于分散相大粒子更容易破碎，所以共混过程是分散相粒径自动均化的过程，这一自动均化的过程的结果，是使分散相例子达到一个最终的粒径。即“平衡粒径”。 10.【相逆转】：聚合物共混物可在一定的组成范围内发生相的逆转，原来是分散相的组分变成连续相，而原来是连续相的组分变成分散相。在相逆转的组成范围内，常可形成两相交错、互锁的共连续形态结构，使共混物的力学性能提高。

简答题 1.试述共混物形态结构形态的3种基本类型？并简述其特点。答：主要分为（1）均相体系，共混物中只有一个连续相；（2）两相体系，且一相为连续相，一相为分散相，分散相分散在连续相中；（3）两相体系，两相都为连续相，相互贯穿。 2.试述均相体系的判定方法？答：可以利用玻璃化转变温度（T g）作为判定标准。如果两种聚合物共混后，形成的共混物具有单一的T g，则就可以认为该共混体系为均相体系；如果形成的共混物具有两个T g，则就可以认为该共混物为两相体系。 3.分别简述热力学相容性与广义相容性的涵义，并且两者进行比较。答：热力学相容性也可称为互溶性或溶解性，该体系是满足热力学相容条件的体系，是达到了分子程度混合的均相共混物，条件是混合过程吉布斯自由能ΔG m＜0。而广义相容性是从实用角度提出的，是指共混物各组分之间相互容纳的能力，这一相容性概念表示了共混组分在共混中相互扩散的分散能力和稳定程度。广义相容性与热力学相容性是有区别的，热力学相容与热力学不相容是相应的热力学条件，即吉布斯自由能ΔG m＜0。 4.简述分散相颗粒分散过程的两个主要机理。答：（1）液滴分裂机理。在分散相颗粒分散过程中，一个分散相大粒子分裂成两个较小的粒子，然后，较小的粒子再进一步分裂，是一种逐步进行的重复破裂过程。（2）细流线破裂机理。分散相大粒子先变为细流线，细流线再在瞬间破裂成细小的粒子。 5.影响共混过程中的5个主要因素是什么？答：①聚合物两相体系的熔体黏度以及熔体弹性；②聚合物两相体系的界面能；③聚合物两相体系的组分含量配比以及物料初始状态；④流动场的形式和强度；⑤共混时间（共混物料在混合设备各个区段的停留时间）。 6.采用哪些办法，可以对聚合物熔体黏度进行调控？答：①调节共混温度。利用聚合物熔体黏度与温度的关系，通过调节共混温度，可以调控共混体系的熔体黏度比值；②调节剪切应力。聚合物熔体通常具有切力变稀的流变特性，而不同聚合物熔体对剪切应力的敏感程度是不同的，因此，剪切应力可以调控熔体黏度；③调节助剂含量。如填充剂、软化剂等；④调节相对分子质量。在其他性能的许可的条件下，适当调节共混组成的相对分子质量，有助熔体黏度的调控。

第三章 聚合物共混的应用