聚合物改性期末复习题教程文件

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聚合物改性期末复习

聚合物改性期末复习题

一填空题:

1 高分子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、复合材料、化学改性、表面改性几大类。

2 广义的共混包括物理共混、化学共混和物理/化学共混。

3 第一个实现工业化生产的共混物是1942年投产的聚氯乙烯与丁腈橡胶的共混物。

4 1964年,四氧化锇染色法问世,应用于电镜观测,使人们能够从微观上研究聚合物两相形态,成为聚合物改性研究中的重要里程碑。

5 共混改性的方法又可按共混时物料的状态,分为熔融共混、溶液共混、乳液共混等。

6 通常所说的机械共混,主要就是指熔融共混。

7 共混物的形态是多种多样的,但可分为三种基本类型:均相体系、“海-岛结构”两相体系和“海-海结构”两相体系。

8 在共混过程中,同时存在着“破碎”与“凝聚”这两个互逆的过程。当集聚过程与破碎过程达到动态平衡时,分散相粒子的粒径达到一个平衡值,这一平衡值称为“平衡粒径”

9 塑料大形变的形变机理,包含两种可能的过程,其一是剪切形变过程,其二是银纹化过程。

10 塑料基体可分为两大类:一类是脆性基体,以PS、PMMA为代表;另一类是准韧性基体,以PC、PA为代表。

11 对于脆性基体,橡胶颗粒主要是在塑料基体中诱发银纹;而对于有一定韧性的基体,橡胶颗粒主要是诱发剪切带。

12 两阶共混历程的关键是制备具有海-海结构的中间产物,这也是两阶共混不同于一般的“母粒共混”的特征所在。

13 相容剂的类型有非反应性共聚物、反应性共聚物等,也可以采用原位聚合的方法制备。

14 聚合物共混物,从总体上来说,可以分为以塑料为主体的共混物和以橡胶为主体的共混物两大类。

15 在PVC硬制品中添加CPE,主要是起增韧改性的作用;而在PVC软制品中添加CPE是用作增塑剂,以提高PVC软制品的耐久性。

16 为改善共混体系的透光性,通常有两种可供选择的途径,其一是使共混物组成间具有相近的折射率;其二是使分散相粒子的粒径小于可见光的波长。

17 用在PVC制品中的ACR有两种类型,其一是用作加工流动改性剂的;其二是用作抗冲改性剂的。

18 共混性热塑性弹性体的形态,是以橡胶为分散相,塑料为连续相。

19 碳酸钙是用途广泛而价格低廉的填料,因制造方法不同,可分为重质碳酸钙和轻质碳酸钙。

20 热固性树脂基纤维增强复合材料大多以玻璃纤维作为增强材料,所以俗称玻璃钢。

21 在橡胶工业中,炭黑是用量最大的填充剂和补强剂。

22 接枝共聚物有一个主要特征是,容易和它们相应的均聚物共混。

23 制备嵌段共聚物最常用的方法有两种:活性加成聚合和缩聚合。

24 制备IPN的方法主要有三种:分布聚合法、同步聚合法和乳液聚合法。

25 聚合物表面有弱边界层,其表面能低、化学惰性、表面污染等影响表面的粘接、印刷以及其它应用。

26 生成表面接枝聚合物的首要条件是生成表面引发中心,即表面自由基。

二名词解释

1 聚合物共混:两种或两种以上聚合物经混合制成宏观均匀的材料的过程。

2 高分子合金: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。而且,高分子合金材料通常应具有较高的力学性能,可用作工程塑料。

3 海-岛结构: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。

4 海一海结构:也是两相体系,但两相皆为连续相,相互贯穿。

5 分散度:指“海-岛结构”两相体系中分散相物料的破碎程度,可以用分散相颗粒的平均粒径和粒径分布来表征。

6 均一性:指分散相物料分散的均匀程度,亦即分散相浓度的起伏大小。均一性可借助于数理统计的方法进行定量表征。

7 相容性: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。

8 分布混合:指分散相粒径大小不变,只增加分散相在空间分布的随机性的混合过程。

9 分散混合:是指既增加分散相分布的随机性,又减小粒径,改变分散相粒径分布的过程。

10 共混性热塑性弹性体:采用动态硫化方法生产的新型热塑性弹性体材料。

11 动态硫化:共混体系在共混过程中的剪切力作用下进行的硫化反应。

12 接枝效率:

13 热塑性弹性体:这种A-B-A型和型共聚物,叫做热塑弹性体,它同时具有交联橡胶的力学性能,又具有线形热塑聚合物的加工性能。

14 IPN: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。

15 等离子体聚合:是指在有机物蒸气中生成等离子体,所形成的气相自由基吸附到固体表面形成表面自由基,再与气相单体或等离子体中形成的单体衍生物在表面发生聚合反应,从而形成聚合物薄膜。

16 填充改性:在聚合物基体中添加与基体在组成和结构上不同的固体添加物。

17 “软包硬”规律:粘度低的一相总是倾向于生成连续相,而粘度高的一相则总是倾向于生成分散相。

三简答

1 相界面可以产生哪些效应?

答:相界面可以产生多种效应。包括力的传递效应、光学效应、诱导效应、以及其它效应(如声学、电学、热学效应等)。

2 用电子显微镜研究共混物形态时,可以用OsO4和RuO4对样品进行染色观察,它们的染色机理分别是什么?

答:OsO4主要用于染色具有不饱和双键的橡胶,与双键反应形成锇酸酯;RuO4是一种强氧化剂,可与含有醚键、醇基、芳香基或胺基的聚合物反应。

3 弹性体增韧塑料的机理是什么?

答:目前普遍接受的是“银纹-剪切带”理论。在橡胶(或其它弹性体)增韧塑料的两相体系中,橡胶是分散相,塑料是连续相。橡胶“小球”可以作为应力集中体,诱发大量的银纹或剪切带。外面作用于材料的能量,可以通过银纹或剪切带的形成而耗散掉,使材料的抗冲击性能明显提高。

4 对于PVC等脆性基体,如何进行非弹性体增韧?

答:非弹性体增韧的对象,必须是有一定韧性的塑科基体,如尼龙、聚碳酸酯等。对于PVC这样的脆性基体,则需要用弹性体对其进行增韧,变成有一定韧性的基体,然后再用非弹性体对其进行进一步的增韧改性。

5 非弹性体增韧塑料的机理是什么?

答:当韧性基体受到外界拉伸应力时,会在垂直于拉伸应力的方向上对脆性塑料粒子施以压应力。脆性粒子在强大的静压力作用下会发生塑料形变,从而将外界作用的能量耗散掉。

6 MBS在PVC/MBS共混体系中呈现什么形态?各种组分分别起着什么作用?

答: MBS粒子呈包含若干橡胶小球和塑料支链的“簇状结构”。

聚合物表面改性方法

聚合物表面改性方法 摘要:本文综述了聚合物表面改性的多种方法,主要包括有溶液处理法、等离子体处理法、表面接枝法、辐照处理法和新兴的原子力显微探针震荡法,并结合具体聚合物材料有重点的详细介绍了改性方法及其改性机理。 关键词:聚合物;表面改性;应用 聚合物在日常生活及化工领域都有非常广泛的应用,但是由于这些聚合物表面的亲水性和耐磨损性较差,限制了聚合物材料的进一步应用。为了改善这些表面性质,需要对聚合物的表面进行改性。聚合物表面改性是指在不影响材料本体性能的前提下,在材料表面纳米量级范围内进行一定的操作,赋予材料表面某些全新的性质,如亲水性、抗刮伤性等。 聚合物的表面改性方法很多,本文综述了溶液处理方法、等离子体处理法、表面接枝法、辐照处理方法和新兴的原子力显微探针震荡法。下面将结合具体聚合物材料详细介绍各种改性方法。 1溶液处理方法 1.1含氟聚合物 PTFE或Teflon具有优良的耐热性、化学稳定性、电性能以及抗水气的穿透性,所以在化学和电子工业上广泛地应用,但由于难粘结,所以应用上受到局限。为了提高粘结性能,需对表面进行改性,化学改性的方法通常用钠萘四氢呋哺液溶处理它。此处理液的配制是由1mol 的金属钠(23g)一次加到1mol萘(128g)的四氢呋喃(1L工业纯)中去,在装有搅拌及干燥管的三口瓶中反应2h,直至溶液完全变为暗棕色即成[1]。 将氟聚合物在处理液中浸泡几分钟,取出用丙酮洗涤,除去过量的有机物。然后用蒸馏水洗。除去表面上微量的金属。氟聚合物在处理液中浸泡时,要求体系要密封,否则空气中氧和水能与处理液中络合物反应而大大降低处理液的使用寿命。正常情况处理液贮存有效期为2个月。处理后的Teflon与环氧粘结剂粘结,拉剪强度可达1100~2000PSi。处理过的表面为黑色,处理层厚低于4×10-5mm 时,电子衍射实验表明处理过的材料本体结构没有变化,材料的体电阻、面电阻和介电损耗也没有变化,此方法有三个缺点:一、处理件表面发黑,影响有色导线的着色;二、处理件面电阻在高湿条件下略有下降,三、处理过的黑色表面在阳光下长时间照射,粘结性能降低,因此目前都采用低温等离子体技术来处理。 1.2聚烷烯烃 聚乙烯和聚丙烯是这类材料中的大品种,它们表面能低。如聚乙烯表面能只有31×10-7J/cm2。为了提高它们表面活性,有利于粘接,通常需对它们的表面进行改性,其中化学改性方法有用铬酸氧化液处理,此处理液的配方[2]重铬酸钠(或钾)5份,蒸馏水8份,浓硫酸100份,将聚乙烯或聚丙烯室温条件下在处理液中浸泡1~1.5h,66~71℃条件下浸泡1~5min,80~85℃处理几秒钟,此外还有过硫酸铵的氧化处理液[3]。其配方为硫酸铵60~120g,硫酸银(促进剂)0.6g,蒸馏水1000ml,将聚乙烯室温条件下处理20min,70℃处理5min,当用来处理聚丙烯时,处理温度和时间都需增加一些,70℃lh,90℃10min,其中促进剂硫酸银效果不明显,可以去掉,但此处理液有效期短,通常只有lh。这两种处理方法,效果都不错。 1.3聚醚型聚氨酯 Wrobleski D. A.等[4]对聚醚型聚氨酯Tecoflex以化学浸渍和接枝聚合进行表面改性。且用Wilhelmy平衡技术测定接触角,结果表明,经聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)和PEG化学浸渍修饰表面,以及用VPHEMA对2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸及其钠盐(AMPS和NaAMPS)光引发表面接枝。其表面能增大,表面更加亲水。化学浸溃使前进和后退接触角降低20和30~40

聚合物改性考试考试试题题

名称解释 20分 物共混改性: 是以聚合物(聚合物或者共聚物)为改性剂,加入到被改性的聚合物材料(合成树脂,又叫基体树脂)中,采用合适的加工成型工艺,使两者充分混合,从有新颖结构特征和新颖性能的改性聚合物材料的改性技术。 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,常可形错、互锁的共连续形态结构,使共混物的力学性能提高。 性塑料: 热塑性塑料是指加热后软化、可塑,冷却后硬化,再次加热可熔融软化,固化成型,具有反复可加工成型的特点。 作用: 使聚合物之间易于相互分散,能够得到宏观均匀的共混体系。改善聚合物之间相界面的性能,增加两相间的粘合力,使P-P共混物具有长期稳定的性能。 二、聚合物共混物的形态结构及特点 10分 单相连续结构:构成聚合物共混物的两个相或者多个相中只有一个相连续,其他的相分散于连续相中。单相连续结构又因分散相相畴的形状、大小以及与连情况的不同而表现为多种形式。 互锁或交错结构: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。有时也称为两相共连续结层状结构和互锁结构。 贯穿的两相连续结构:共混物中两种组分均构成连续相,互穿网络聚合物(IPNs)是两相连续结构的典型例子。 聚合物共混物相容性分哪两类?各自的定义是什么?画出聚合物共混物的UCST、LCST相图。15分 分为热力学相容性和工艺相容性两类。 学相容性是指相互混合的组分以任意比混合,都能形成均相体系,这种相容性叫热力学相容性。 相容性是指对于一些热力学相容性不太好的共混高聚物,经适当加工工艺,形成结构和性能稳定的共混高聚物,则称之为工艺相容性。 略 界面层的结构组成和独立相区的区别 10分 ①界面层内两种分子链的分布是不均匀的,从相区内到界面形成一浓度梯度; 面层内分子链比各自相区内排列松散,因而密度稍低于两相聚合物的平均密度; 面层内往往易聚集更多的表面活性剂及其他添加剂等杂质,分子量较低的聚合物分子也易向界面层迁移。这种表面活性剂等低分子量物越多,界面层越稳界面粘结强度不利。 以PC/PP共混体系为例,举例说明哪些手段可以用来加强体系的相容性?10分 . 通过共聚改变某聚合物的极性; . 通过化学改性的方法,在一组分或两组分上引入极性基团或反应基团; . 在某聚合物上引入特殊作用基团;加入第三组分进行增容; . 两相之间产生部分交联,形成物理或化学缠结; . 形成互穿网络结构(IPN); . 改变加工工艺,施加强烈的力剪切作用。 一般采有PP熔融接枝MAH单体,并挤出制备TPU/PP共混物,请阐明PP接枝MAH对共混物的形态结构及性能有何影响。为什么?10分 采用PP-g-MAH作为增容剂,熔融法制备TPU/PP共混物。发现,马来酸酐接枝聚丙烯是聚氨酯与聚丙烯共混体系有效的增容剂,有效地改善了共混物的形态能。 :机理:PP-g-MAH中的酸酐基团可能一部分与TPU中羟基反应,另一部分是与N-H基团发生氢键作用,从而有效降低了表面张力,提高了表面粘结力。 聚合物共混物的制备方法有那些?各有什么特点?10分 . 物理共混法,简单机械共混技术简单的机械共混技术也称为单纯共混技术,它是在共混过程中,直接将两种聚合物进行混合制得聚合物混合材料。又

聚合物共混改性-a(答案)知识讲解

聚合物共混改性2007-A(答案)

四川大学期考试试题(闭卷)A (2006 ——2007学年第 2 学期) 课程号:30004720 课序号:课程名称:聚合物共混改性原理任课教师:成绩: 适用专业年级: 2004级学生人数:印题份数:学号:姓名:

5、根据下图分析啮合型同向旋转双螺杆挤出机可分为哪几个工作区段?各段的作用是什么? 答:1、固体输送区。作用:(1)输送物料;(2)将松散的粉状物料压实或提高粒状物料在螺杆中的充满度,以促进物料在下一区的熔融塑化。(2分) 2、熔融和混合。物料经输送区受到一定的压缩后开始熔融,并发生混合。(2分) 3、混合区(第二混合段)。将组分尺寸进一步细化与均化;侧加料,加入添加剂等。(2分) 4、脱挥、排气。完全熔融状态的物料经压缩后突然减压,可挥发性物料在真空条 件下迅速挥发,脱离熔体。(2分) 5、熔体输送、增压挤出。物料必须建立起一定的压力,使模口处物料有一定的致 密度,一般来说,在此区,物料可进一步混合,主要功能是输送与增压。(2分) 6、简述影响聚合物共混物形变的因素。(10分) 答:1、基体性质。聚合物共混物屈服形变时,银纹和剪切形变两种成分的比例在很大程度上取决于连续相基体的性质。一般而言,连续相的韧性越大,则剪切成分所占的比例越大。(2分) 2、应力的影响。a. 应力大小(1分):形变中银纹成分的比例随应力和形变速率 的增加而增加;b. 形变速率(1分):增加形变速率会使银纹成分的比例提高;c. 应力性质的影响(1分):由于银纹化伴随着体积的增加,所以压应力抑制银纹,张应力则促进银纹的生成。 3、大分子取向的影响。大分子取向常常减小银纹成分的比例。例如橡胶增韧塑 料,拉伸时基体大分子取向,橡胶颗粒会变成椭球状,结果应力集中因子减小。取向的结果使剪切成分的比例增加而银纹化成分的比例下降。(2分)

聚合物共混知识点总结

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畴之,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 4.温度

聚合物表面改性方法综述

聚合物表面改性方法综述 连建伟 (中国林业科学研究院林产化学工业研究所) 摘要:本文综述了聚合物表面改性的多种方法,主要包括有溶液处理法、等离子体处理法、表面接枝法、辐照处理法和新兴的原子力显微探针震荡法,并结合具体聚合物材料有重点的详细介绍了改性方法及其改性机理。 关键词:聚合物;表面改性;应用 聚合物在日常生活及化工领域都有非常广泛的应用,但是由于这些聚合物表面的亲水性和耐磨损性较差,限制了聚合物材料的进一步应用。为了改善这些表面性质,需要对聚合物的表面进行改性。聚合物表面改性是指在不影响材料本体性能的前提下,在材料表面纳米量级范围内进行一定的操作,赋予材料表面某些全新的性质,如亲水性、抗刮伤性等。 聚合物的表面改性方法很多,本文综述了溶液处理方法、等离子体处理法、表面接枝法、辐照处理方法和新兴的原子力显微探针震荡法。下面将结合具体聚合物材料详细介绍各种改性方法。 1溶液处理方法 1.1含氟聚合物 PTFE或Teflon具有优良的耐热性、化学稳定性、电性能以及抗水气的穿透性,所以在化学和电子工业上广泛地应用,但由于难粘结,所以应用上受到局限。为了提高粘结性能,需对表面进行改性,化学改性的方法通常用钠萘四氢呋哺液溶处理它。此处理液的配制是由 1mol的金属钠(23g)一次加到1mol萘(128g)的四氢呋喃(1L工业纯)中去,在装有搅拌及干燥管的三口瓶中反应2h,直至溶液完全变为暗棕色即成[1]。 将氟聚合物在处理液中浸泡几分钟,取出用丙酮洗涤,除去过量的有机物。然后用蒸馏水洗。除去表面上微量的金属。氟聚合物在处理液中浸泡时,要求体系要密封,否则空气中氧和水能与处理液中络合物反应而大大降低处理液的使用寿命。正常情况处理液贮存有效期为2个月。处理后的Teflon与环氧粘结剂粘结,拉剪强度可达1100~2000PSi。处理过的表面为黑色,处理层厚低于4×10-5mm 时,电子衍射实验表明处理过的材料本体结构没有变化,材料的体电阻、面电阻和介电损耗也没有变化,此方法有三个缺点:一、处理件表面发黑,影响有色导线的着色;二、处理件面电阻在高湿条件下略有下降,三、处理过的黑色表面在阳光下长时间照射,粘结性能降低,因此目前都采用低温等离子体技术来处理。 1.2聚烷烯烃 聚乙烯和聚丙烯是这类材料中的大品种,它们表面能低。如聚乙烯表面能只有 31×10-7J/cm2。为了提高它们表面活性,有利于粘接,通常需对它们的表面进行改性,其中化学改性方法有用铬酸氧化液处理,此处理液的配方[2]重铬酸钠(或钾)5份,蒸馏水8份,浓

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 ↑。

聚合物材料表面改性技术最新研究进展

聚合物材料表面改性技术的最新研究进展 摘要:经过表面改性后的聚合物材料,其电学性能、力学性能等都会得到较大的提高,因而在生产生活中拥有非常广泛的应用。多种表面改性技术被用来对聚合物的表面性质进行修饰。本文介绍了各种表面改性技术的的研究进展,并比较了各种表面改性技术的改性机理和改性效果,最后对工业化应用中需要克服的问题和研究方向也作了展望。 关键词:聚合物材料;表面改性;改性机理;改性效果;工业化应用 Abstract:After the surface modification of polymer materials, its electrical properties, mechanical properties and so on will have a larger improvement, and therefore has a very extensive application in the production and living.A variety of surface modification techniques are used to modify the surface properties of polymer.This paper introduces the research progress of all kinds of surface modification techniques, and compares the mechanism and the effect of various kinds of surface modification techniques.Finally, the problems in the industrial application which need to be overcome and research direction are also discussed. Keyboards:Polymer Materials; Surface Modification; Modification Mechanism; Modification Effect; Industrial Application 0.引言 聚合物材料具有质量轻便、价格便宜、绝缘性好、易于加工成型等诸多优点,在日常生活及化工领域都有非常广泛的应用, 但是由于聚合物表面的一些性质如亲水性和耐磨损性较差, 限制了这些材料的进一步应用。为了改善聚合物材料的表面性质, 需要对聚合物的表面进行改性。聚合物表面改性是指在不影响材料本体性能的前提下, 在材料表面纳米量级范围内进行一定的操作, 赋予材料表面某些全新的性质, 如亲水性、耐磨性、抗刮伤性等。 1.聚合物表面改性技术概述 聚合物表面改性方法很多, 大体可以分为两类:化学改性法和物理改性法。化学改性方法主要有溶液处理法、等离子体处理法、表面接枝法、离子注入法等。物理改性包括离子束辐照法和准分子激光刻蚀法, 还有近年来发展起来的原子力显微探针震荡法,这种改性方法不发生化学反应。本文将结合具体聚合物材料详细介绍各种改性方法及其改性机理和改性效果。 2.化学改性法 2.1溶液处理方法 2.1.1溶液氧化法 溶液氧化法是一种应用时间较长的处理方法, 由于其简便易行, 可以处理形状复杂的部件, 且条件易于控制, 一直受到广泛关注。溶液氧化法对聚合物表面改性影响较大的因素主要是化学氧化剂的种类及配方、处理时间、处理温度。

聚合物共混改性考试试题及答案

聚合物共混改性考试试卷 一、名称解释 20分 聚合物共混改性: 答:是以聚合物(聚合物或者共聚物)为改性剂,加入到被改性的聚合物材料(合成树脂,又叫基体树脂)中,采用合适的加工成型工艺,使两者充分混合,从而制得具有新颖结构特征和新颖性能的改性聚合物材料的改性技术。 相逆转: 答: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。 热塑性塑料: 答:热塑性塑料是指加热后软化、可塑,冷却后硬化,再次加热可熔融软化,固化成型,具有反复可加工成型的特点。 增容作用: 答:使聚合物之间易于相互分散,能够得到宏观均匀的共混体系。改善聚合物之间相界面的性能,增加两相间的粘合力,使P-P共混物具有长期稳定的性能。 二、聚合物共混物的形态结构及特点 10分 答:单相连续结构:构成聚合物共混物的两个相或者多个相中只有一个相连续,其他的相分散于连续相中。单相连续结构又因分散相相畴的形状、大小以及与连续相结合情况的不同而表现为多种形式。 两相互锁或交错结构: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。有时也称为两相共连续结构,包括层状结构和互锁结构。 相互贯穿的两相连续结构:共混物中两种组分均构成连续相,互穿网络聚合物(IPNs)是两相连续结构的典型例子。 三、聚合物共混物相容性分哪两类?各自的定义是什么?画出聚合物共混物的UCST、LCST 相图。15分 答:分为热力学相容性和工艺相容性两类。 热力学相容性是指相互混合的组分以任意比混合,都能形成均相体系,这种相容性叫热力学相容性。 工艺相容性是指对于一些热力学相容性不太好的共混高聚物,经适当加工工艺,形成结构和性能稳定的共混高聚物,则称之为工艺相容性。 相图略 四、界面层的结构组成和独立相区的区别 10分 答:①界面层内两种分子链的分布是不均匀的,从相区内到界面形成一浓度梯度; ②界面层内分子链比各自相区内排列松散,因而密度稍低于两相聚合物的平均密度; ③界面层内往往易聚集更多的表面活性剂及其他添加剂等杂质,分子量较低的聚合物分子也易向界面层迁移。这种表面活性剂等低分子量物越多,界面层越稳定,但对界面粘结强度不利。 五、以PC/PP共混体系为例,举例说明哪些手段可以用来加强体系的相容性?10分 答:1. 通过共聚改变某聚合物的极性; 2. 通过化学改性的方法,在一组分或两组分上引入极性基团或反应基团; 3. 在某聚合物上引入特殊作用基团;加入第三组分进行增容;

聚合物改性总结

零、绪论 聚合物改性的定义:通过物理和机械方法在高分子聚合物中加入无机或有机物质,或将不同类高分子聚合物共混,或用化学方法实现高聚物的共聚、接枝、嵌段、交联,或将上述方法联用,以达到使材料的成本下降,成型加工性能或最终使用性能得到改善,或使材料仅在表面以及电、磁、光、热、声、燃烧等方面赋予独特功能等效果,统称为聚合物改性。 聚合物改性的目的: 所谓的聚合物改性,突出在一个改字。改就是要扬长补短,要发扬和保留聚合物原有的优势,抑制和克服聚合物原有的缺点,并根据实际需要赋予聚合物新的性能。 聚合物改性的三个主要目的: ①克服聚合物原有的缺点,赋予聚合物某些高新的性能与功能 ②改善聚合物的加工工艺性能 ③降低材料的生产成本 总之,聚合物改性就是要在聚合物的使用性能、加工性能与生产成本三者之间寻求一个最佳的平衡点。 聚合物改性的意义: 1.新品种的开发越来越困难(已开发的品种数以万计,工业化的三百余种。资源限制、开发费用、环境污染) 2.使用性能的多样化、复杂化,要求材料有多种性能及功能,单一聚合物难以实现。 3.聚合物改性科学应运而生——获取新性能聚合物的简洁而有效的方法。 聚合物改性的主要方法: 共混改性;填充改性;纤维增强复合材料;化学改性;表面改性 聚合物改性发展概况 几个重要的里程碑事件: 1942年,采用机械熔融共混法将NBR掺和于PVC之中,制成了分散均匀的共混物。这是第一个实现了工业化生产的聚合物共混物。 1948年,HIPS 1948年,机械共混法ABS问世,聚合物共混工艺获得重大进展。 二者可称为高分子合金系统研究开发的起点。 1942年,制成了苯乙烯和丁二烯的互穿聚合物网络(IPN),商品名为“Styralloy”,首先使用了聚合物合金这一名称。1960年,建立了IPN的概念,开始了一类新型聚合物共混物的发展。IPN已成为共混与复合领域一个独立的重要分支。 1965年,Kato研究成功OsO4电镜染色技术,使得可用透射电镜直接观察到共混物的形态,这一实验技术大大促进了聚合物改性科学理论和实践的发展,堪称聚合物发展史上重要的里程碑。1965年,热塑弹性体SBS、SIS问世,并用相畴(domain)理论加以解释。制得了在室温下具有橡胶的高弹性,塑料加工温度下可进行加工的新型材料,聚合物改性理论也获得重要进展。 一、共混 1.共混改性:①化学共混、物理共混、物理化学共混 物理共混(blend)就是通常意义上的“混合”,简单的机械共混; 物理/化学共混(就是通常所称的反应共混)是在物理共混的过程中兼有化学反应,可附属于物理共混; 化学共混则包括了接枝、嵌段共聚及聚合物互穿网络(IPN)等,已超出通常意义上的“混合”的范畴,而应列入聚合物化学改性的领域了。 ②根据物料形态分类:熔融共混、溶液共混、乳液共混 熔融共混是将聚合物组分加热到熔融状态后进行共混。优点:①原料准备操作简单。②熔融时,扩散对流作用激化,强剪切分散作用,相畴较小。③强剪切及热的作用下,产生一定数量的接枝或嵌段共聚物,促进体系相容性。 溶液共混是将聚合物组分溶于溶剂后,进行共混。 乳液共混是将两种或两种以上的聚合物乳液进行共混的方法。

第七章 聚合物的表面改性技术介绍

第七章聚合物的表面改性 聚合物表面改性原因:①聚合物表面能低②聚合物表面具有化学惰性难以润湿和粘合③聚合物表面污染及存在弱边界层聚合物表面改性的目的:①改变表面化学组成,引进带有反应性的功能团②清除杂质或弱边界层③改变界面的物理形态④提高表面能,改进聚合物表面的润湿性和黏结性⑤设计界面过渡层 第七章聚合物的表面改性 聚合物的表面改性的方法:电晕、火焰、化学改性、等离子改性、辐照、光化学改性等。这些方法一般只引起10-8~10-4m 厚表面层的物理或化学变化,不影响其整体性质。 7-1 电晕放电处理 电晕放电是聚烯烃薄膜中最常用的表面处理方法。因为聚烯烃,聚丙烯等烯烃是非极性是非极性材料,有高度结晶性,其表面的印刷、粘接、涂层非常困难。电晕放电处理装置如图 7-1 电晕放电处理 原理:塑料薄膜在电极和感应辊之间通过。当施加高压电时,局部发光放电,产生电子、正离子、负离子等高能离子。电子的冲突电离作用使电子、离子增殖,产生的正离子、光子又发生二次电离而持续放电,结果在阳极和阴极之间产生电晕。这些高能粒子与聚合物表面作用,使聚合物表面产生自由基和离子,在空气中氧的作用下,聚合物表面可形成各种极性基团,因而改善了聚合物的黏结性和润湿性。 7-1 电晕放电处理 7-1 电晕放电处理 以上两图表明: 1.电晕处理后低密度聚乙烯(LDPE)表面张力的变化:开始表面张力随电晕处理的电流增大而显著提高,当电流超过100 mA 后,表面张力增加速度趋缓2.电晕处理后低密度聚乙烯(LDPE)剥夺力的影响(变化同上) 7-2 火焰处理和热处理 一、火焰处理:1.定义:用可燃性气体的热氧化焰对聚合物表面进行瞬时高温燃烧,使其表面发生氧化反应而达到处理的目的。 2.常用可燃气体:采用焦炉煤气或甲烷、丙烷、丁烷、天然气和一定比例的空气或氧气。即焦炉煤气甲烷、丙烷、丁烷、天然气 7-2 火焰处理和热处理 3.常用火焰处理来提高其表面性能的物质(粘接性)聚乙烯、聚丙烯的薄膜、薄片吹塑的瓶、罐、桶等 4.例如:用聚丙烯制作汽车保险杠,用火焰处理来提高其表面的可漆性。 5.原理:火焰燃烧的温度可达1000-2700oC,处理的时间极短(0.01~0.1s内)(以避免工件受高温影响而发生变形、软化甚至熔化) 7-2 火焰处理和热处理 火焰中含有许多激活的自由基、离子、电子和中子,如激发态的O﹑NO﹑OH和NH,可夺取聚合物表面的氢,随后按自由基机理进行表面氧化反应,使聚合物表面生成羰基、羧基、羟基等含氧活性基团和不饱和双键,从而提高聚合物的表面活性。二、热处理1.定义:7-2 火焰处理和热处理 把聚合物暴露在热空气中进行氧化反应,使其表面引进羰基、羧基以及某些胺基和过氧化物,从而获得可润湿性和黏结性。2.热处理的温度只有几百(<500oC)摄氏度,远低于火焰处理的温度,因而处理时间较长。 7-3 化学处理 指用化学试剂浸洗聚合物使其表面发生化学和物理变化的方法。优点:工艺简单,设备投资小,因而应用广泛。一、含氟聚合物1.如聚四氟乙烯(PTFE )、氟化乙烯-丙烯共聚物(FEP )和聚三氟乙烯( PTFE )等

聚合物共混改性原理及应用

聚合物共混改性原理及应用 ``````` 4057 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 ) A 连续相和分散相祖分的确定 B 两相体系的形貌 C 相界面 D 分散相的物理性能 5.熔体黏度调节的方法不包括(B) A 温度 B 时间 C 剪切应力 D 用助剂调节 6.聚合物共混物的使用性能影响要素不包括( A ) A 结晶时间 B 结晶温度 C 结晶速度

聚合物改性混凝土研究进展

聚合物改性混凝土研究进展 摘要:介绍了聚合物改性混凝土的种类、改性机理和研究现状,并对其应用前景作了展望。和普通混凝土相比,聚合物改性混凝土有良好的性能:高的抗折、抗拉强度、好的柔韧性,高的密实度和抗渗性等,当前聚合物改性混凝土主要有 3 种, 即: 聚合物浸渍混凝土, 聚合物混凝土, 聚合物改性混凝土。聚合物改性混凝土学科的发展前景广阔。 关键词:聚合物改性混凝土;种类;改性机理;研究现状;前景 0 引言 聚合物改性混凝土是指一类聚合物与混凝土复合的材料,是用有机高分子材料来代替或改善水泥胶凝材料所得到的高强、高质混凝土。聚合物改性混凝土的发展已有多年历史,并得到了越来越广泛的应用。目前,聚合物改性混凝土的性能已经得到广泛认可。普通混凝土虽然抗压强度高,但也存在着较多缺点,比如抗拉和抗折强度较低,干燥收缩大,脆性大。在水泥混凝土中加入少量有机高分子聚合物,可以使混凝土获得高密实度,改变混凝土的脆性,拓宽了混凝土的使用领域,能带来较大的社会效益及经济效益[1]。 1 聚合物改性混凝土的分类 聚合物改性混凝土按照制备方式,可分为聚合物浸渍水泥混凝土(PIC),聚合物胶结混凝土(PC)和聚合物水泥混凝土(PCC)三种。 1.1 聚合物浸渍混凝土 聚合物浸渍混凝土(PIC)是将已经水化的混凝土用聚合物单体浸渍, 随后单体在混凝土内部进行聚合生成的复合材料。聚合物浸渍混凝土有良好的力学性能、耐久性及侵蚀能力。用于浸渍混凝土的聚合物单体主要有丙烯酸或甲基丙烯酸酯、苯乙烯、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、丙烯腈等。这种混凝土适用于要求高强度、高耐久性的特殊构件,特别适用于输运液体的有筋管、无筋管、坑道等。聚合物浸渍混凝土因其实际操作和催化复杂,目前多用于重要工程。国外已用于耐高压的容器,如原子反应堆、液化天然气贮罐等。 1.2 聚合物胶结混凝土 聚合物胶结混凝土(PC)是以聚合物为唯一胶结材料的混凝土,又称之为树脂混凝土。大部分情况下是把聚合物单体与骨料拌和,把骨料结合在一起,形成整体。聚合物混凝土所用的聚合物主要有环氧树脂、甲基丙烯酸酯树脂、不饱和聚酯树脂、呋喃树脂、沥青等,混凝土的胶结完全靠聚合物,聚合物的用量约占混凝土重量的8%左右,这种混凝土具有高强、耐腐蚀等优点,但目前成本较高,工艺复杂, 经济适用性和工程实用性均很差[2],只能用于特殊工程(如耐腐蚀工程)。 1.3 聚合物水泥混凝土 聚合物水泥混凝土(PCC)是将水泥和骨料混合后,与分散在水中或者可以在水中分散的有机聚合物材料结合所生成的复合材料。制备的方式主要有两种:一是先将聚合物用水分散后,以乳液或聚合物水溶液的形式加入,聚合物胶乳在混凝土水化过程中影响混凝土水化过程及混凝土的结构,从而对水泥砂浆或混凝土的性能起到改善作用。另一种是先将聚合物与水泥或其他分散介质进行预分散,以干拌砂浆的形式使用。混合料与水拌和时,聚合物遇水变为乳液,在混凝土凝结硬化过程中,乳液脱水,形成聚合物固体结构[3]。此外,聚合物还可以纤维或者纤维增强塑料的形式,或者起外加剂的作用在混凝土中获得了应用。聚合物水泥混凝土由于操作简单,改性效果明显,成本较低(相当其他两种聚合物混凝土成本的1/10),因而在实际应用中得到了广泛的应用。 2 聚合物对水泥混凝土的改性机理 国内外用于水泥混凝土改性的聚合物品种繁多,但基本上是三种类型:即乳液(乳胶、分散体)、液体树脂和水溶性聚合物。其中乳胶是使用最广的,主要分为三类: 1)橡胶乳液类。主要有天然乳胶(NR)、丁苯乳胶(SBR)和氯丁乳胶(CR) 甲基丙烯酸甲脂

聚合物表界面改性方法

聚合物表界面改性方法概述 摘要:聚合物由于表面能低、表面具有化学惰性、难以润湿和粘合、聚合物表面污染及存在弱边界层,所以要使用一定的方法金星表面改性,提高整体性能。聚合物表面改性通常需要改变表面化学组成,引进带有反应性的功能团;清除杂质或弱边界层;改变界面的物理形态,提高表面能;改进聚合物表面的润湿性和黏结性;设计界面过渡层等。 关键词:聚合物;表面改性;研究进展,应用 聚合物在日常生活及化工领域都有非常广泛的应用,但是由于这些聚合物表面的亲水性和耐磨损性较差,限制了聚合物材料的进一步应用。为了改善这些表面性质,需要对聚合物的表面进行改性。聚合物表面改性是指在不影响材料本体性能的前提下,在材料表面纳米量级范围内进行一定的操作,赋予材料表面某些全新的性质,如亲水性、抗刮伤性等。 聚合物的表面改性方法很多,本文综述了常见的改性及最新的研究进展。下面将结合具体聚合物材料详细介绍各种改性方法。 这些方法一般只引起10-8~10-4m厚表面层的物理或化学变化,不影响其整体性质。 一、电晕放电处理 电晕放电是聚烯烃薄膜中最常用的表面处理方法。因为聚烯烃,聚丙烯等烯烃是非极性是非极性材料,有高度结晶性,其表面的印刷、粘接、涂层非常困难。 原理:塑料薄膜在电极和感应辊之间通过。当施加高压电时,局部发光放电,产生电子、正离子、负离子等高能离子。电子的冲突电离作用使电子、离子增殖,产生的正离子、光子又发生二次电离而持续放电,结果在阳极和阴极之间产生电晕。这些高能粒子与聚合物表面作用,使聚合物表面产生自由基和离子,在空气中氧的作用下,聚合物表面可形成各种极性基团,因而改善了聚合物的黏结性和润湿性。 二、火焰处理和热处理 ⒈火焰处理 ①定义:用可燃性气体的热氧化焰对聚合物表面进行瞬时高温燃烧,使其表

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。

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