聚合物材料改性技术

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聚合物材料的表面改性技术及应用

聚合物材料的表面改性技术及应用

聚合物材料的表面改性技术及应用引言:聚合物材料在现代工业中起着重要的作用,然而,由于其表面性质的限制,其应用受到了一定程度的限制。

为了克服这一问题,科学家们开发了各种表面改性技术,使聚合物材料具有更广泛的应用领域。

本文将介绍一些常见的聚合物材料表面改性技术及其应用。

一、化学改性技术化学改性技术是通过在聚合物材料表面引入新的化学官能团,改变其表面性质的方法。

其中,最常用的方法是表面接枝聚合。

通过在聚合物表面引入具有特定官能团的单体,然后进行接枝聚合反应,可以改变聚合物表面的化学性质。

这种方法可以使聚合物表面具有更好的亲水性、抗菌性等特性,从而扩展其应用领域。

例如,将聚合物表面接枝亲水性单体,可以制备具有良好润湿性的聚合物薄膜,用于医疗器械、食品包装等领域。

二、物理改性技术物理改性技术是通过物理方法改变聚合物材料表面的性质。

其中,最常用的方法是表面涂覆。

通过在聚合物表面涂覆一层具有特定性质的材料,可以改变其表面的光学、电学、热学等性质。

例如,将聚合物表面涂覆一层导电性材料,可以制备具有导电性能的聚合物薄膜,用于电子器件等领域。

此外,还可以利用等离子体处理、激光照射等方法对聚合物表面进行改性,以提高其光学、机械性能等。

三、纳米改性技术纳米改性技术是利用纳米材料对聚合物表面进行改性的方法。

纳米材料具有较大的比表面积和独特的物理、化学性质,可以在聚合物表面形成纳米尺度的结构,从而改变其性质。

例如,将纳米颗粒添加到聚合物中,可以增强其力学性能和耐磨性。

此外,还可以利用纳米粒子自组装技术制备具有特定结构和功能的聚合物薄膜,用于传感器、光学器件等领域。

四、应用前景聚合物材料的表面改性技术为其应用领域的拓展提供了新的可能。

通过改变聚合物材料的表面性质,可以使其具有更好的耐磨性、抗菌性、润湿性等特性,从而适用于更广泛的领域。

例如,在医疗器械领域,利用聚合物材料的表面改性技术可以制备具有抗菌性能的医疗器械,从而降低感染风险。

聚合物材料的改性与应用

聚合物材料的改性与应用

聚合物材料的改性与应用聚合物材料作为一类重要的材料,具有广泛的应用前景。

为了满足不同领域的需求,人们经过不断地研究与改良,开发出了许多改性方法以及相关的应用技术。

本文将介绍一些聚合物材料的改性方法,并探讨它们在不同领域中的应用。

一、改性方法1. 添加填料填料可以提高聚合物材料的性能,比如增加强度、改进耐热性、改善导电性等。

常见的填料包括纳米颗粒、纤维素、碳纤维等。

添加填料的改性方法可以通过挤出、共混等工艺实现。

2. 合金化改性聚合物可以通过与其他合适的材料进行合金化,改变聚合物的性质。

比如与金属合金化可以增加强度和刚度,与陶瓷合金化可以提高耐磨性和耐热性等。

3. 化学改性化学改性是通过引入功能基团或进行聚合反应来改变聚合物的特性。

比如,通过交联反应可以提高聚合物的热稳定性和耐化学性;通过接枝反应可以增加聚合物的附着力和耐老化性。

4. 表面修饰表面修饰可以通过改变聚合物材料的表面性质来得到所需的性能。

比如,通过等离子体处理可以增加聚合物的亲水性和粘附性;通过涂层技术可以提高聚合物的耐磨性和耐腐蚀性等。

二、应用领域1. 包装材料聚合物材料的优良特性使其成为广泛应用于包装领域的理想选择。

通过改性可以提高聚合物材料的耐撕裂性、耐渗透性、耐撞击性等,在食品包装、药品包装、电子产品包装等领域发挥重要作用。

2. 汽车工业改性后的聚合物材料在汽车工业中有着广泛的应用。

例如,通过纳米填料的添加可以显著提高塑料汽车零部件的强度和耐磨性,降低重量,提高燃油效率。

3. 医药领域聚合物材料在医药领域的应用也日益广泛。

通过改性可以提高聚合物的生物相容性、机械性能和药物释放性能等。

例如,改性后的聚合物可以用于制备人工骨骼、医疗器械和药物缓释系统等。

4. 纳米技术聚合物材料与纳米技术结合可以产生许多独特的性能和应用。

通过纳米颗粒的引入,可以改善聚合物的力学性能、导电性能和光学性能等。

这些改性后的聚合物材料在电子学、光电子学和纳米生物技术等领域有着广泛的应用。

化学材料的改性方法

化学材料的改性方法

化学材料的改性方法化学材料的改性是指通过对原有的化学材料进行化学、物理或生物等方面的处理,以改变其特性和性能的一种方法。

化学材料的改性可以改善材料的力学性能、热稳定性、导电性等特性,使其更适合于特定的应用领域。

本文将介绍一些常见的化学材料改性方法。

一、聚合物材料的改性方法聚合物材料是一类重要的化学材料,其改性方法较为多样,常见的改性方法有以下几种:1. 共聚改性:将两种或多种不同的单体进行共聚反应,生成具有新特性的聚合物。

例如,通过共聚改性可以调整聚合物的硬度、强度、透明度等性能。

2. 掺杂改性:将无机或有机物掺杂到聚合物基体中,以改变聚合物的性能。

例如,将导电材料掺杂到聚合物中,可以提高聚合物的导电性,使其具备导电功能。

3. 化学交联改性:通过引入交联剂,使聚合物发生交联反应,从而提高聚合物的热稳定性、力学性能等。

例如,将二烯类化合物用于交联改性可以增加聚合物的强度和耐热性。

4. 交联剂改性:在聚合物基体中加入交联剂,使其与聚合物发生交联反应,形成网络结构。

这样可以提高聚合物的强度、耐磨性和耐腐蚀性。

二、金属材料的改性方法金属材料是一类常用的结构材料,其改性方法可以通过以下几种途径实现:1. 合金化改性:将两种或多种金属元素按一定比例熔炼混合,形成新的合金材料。

合金化可以改变金属材料的硬度、强度、耐腐蚀性等性能。

2. 表面处理改性:通过对金属材料表面进行处理,如电镀、化学处理等,形成一层附着在金属表面的新材料,从而改善金属材料的耐腐蚀性、抗磨损性等性能。

3. 热处理改性:通过对金属材料进行加热或冷却处理,改变其组织结构和晶体状态,从而调整金属材料的硬度、韧性等性能。

4. 喷涂改性:将一种材料通过喷涂技术涂覆在金属材料表面,形成一层新的材料层。

喷涂改性可以提高金属材料的耐热性、耐腐蚀性等性能。

三、无机材料的改性方法无机材料是一类多种多样的化学材料,其改性方法包括以下几种:1. 表面改性:通过对无机材料表面进行处理,如溶液处理、离子注入等,形成新的表面层,从而改变无机材料的表面性能,如耐磨性、抗腐蚀性等。

可降解聚合物改性技术的发展与应用

可降解聚合物改性技术的发展与应用

可降解聚合物改性技术的发展与应用随着全球环境问题的日益突出,可降解聚合物作为一种重要的环保材料,引起了广泛关注。

可降解聚合物具有良好的生物相溶性,可以在生物体内迅速降解,不会对环境造成持久的污染。

然而,传统可降解聚合物的力学性能和热稳定性较差,限制了其在实际应用中的发展。

为了克服这些问题,可降解聚合物改性技术逐渐发展起来。

可降解聚合物改性技术是通过在聚合物结构中引入其他物质,改善其性能和功能的一种方法。

下面将从可降解聚合物改性技术的发展历程、改性方法以及应用领域三个方面来详细探讨。

首先,我们来看一下可降解聚合物改性技术的发展历程。

最早的可降解聚合物改性技术是通过物理混合的方式,向聚合物中添加其他物质来增强其性能。

例如,将纤维素、淀粉等天然高分子添加到聚乳酸中,提高了聚乳酸的韧性和拉伸性能。

然而,由于物理混合方式无法实现聚合物与添加剂的充分混合,改性效果有限。

随着科学技术的进步,人们开始研究新的改性方法,如化学改性、复合改性和表面改性等。

化学改性是可降解聚合物改性技术中的一种重要方法。

这种方法是通过共聚反应、接枝反应等化学反应方式,将其他物质与聚合物共同化合,形成新的共聚物或接枝共聚物。

例如,将聚乳酸与聚丙烯酸接枝,可以获得一种更具韧性和拉伸性能的材料。

此外,化学反应还可以调控聚合物的降解速度,使得聚合物降解的时间和场景更加可控。

复合改性是另一种常见的可降解聚合物改性方法。

这种方法是将可降解聚合物与其他材料进行物理混合或化学反应,形成新的复合材料。

复合材料的优势在于综合利用了各种材料的特点,从而获得了优异的性能。

例如,将聚乳酸与纳米粒子混合,可以得到具有较低的渗透率和较好的机械性能的材料。

表面改性是可降解聚合物改性技术中的一种有效方法。

这种方法是通过对聚合物表面进行表面处理、涂层或修饰,改善其表面性能。

例如,将聚乳酸表面进行等离子体改性,可以增加其表面活性,提高生物融合性。

此外,修饰聚合物表面还可以实现其与其他材料和生物组织的良好相容性,有利于其在医学领域的应用。

聚合物材料的表面改性方法

聚合物材料的表面改性方法

聚合物材料的表面改性方法聚合物材料是一类具有广泛应用前景的材料,具有质轻、高强度、耐腐蚀等特点。

然而,由于其表面的化学稳定性较差,导致其在某些特殊环境下容易受到损伤。

为了改善聚合物材料的性能,人们通过表面改性方法对其进行处理,并赋予其更多的功能。

本文将介绍一些常见的聚合物材料的表面改性方法。

物理气相沉积(PVD)是一种常见的表面改性方法。

通过将金属等材料以适当的气氛转变为气体态,然后使其在高真空环境中与聚合物材料表面发生反应,从而形成一层新的材料。

PVD能够显著提高聚合物材料的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。

此外,PVD还可以通过控制沉积参数来调节材料层的粗糙度和结构,从而实现对材料性能的精确调控。

化学沉积是另一种常见的聚合物表面改性方法。

化学沉积利用化学反应使金属或其他材料以原子或分子的形式沉积在聚合物材料的表面上。

与物理气相沉积不同,化学沉积可以在常压或低压下进行。

化学沉积能够根据反应条件的不同,形成不同厚度、形貌和成分的材料层,从而使聚合物表面的性能得到改善。

例如,通过化学沉积薄层二氧化硅,可以增强聚合物材料的耐候性和耐磨性。

离子注入是一种通过将离子注入到聚合物表面来改变其性能的方法。

离子注入可以显著改变聚合物的化学结构和表面性质,从而实现对材料性能的调节。

通过控制注入的离子种类和能量,可以使聚合物材料表面发生化学反应,形成新的摩擦性能、光电性能等。

离子注入方法具有对材料表面改性效果持久、成本低廉等优点,因此得到了广泛应用。

高能束流 (EB) 辐照是一种利用电子束对聚合物材料进行表面改性的方法。

在高能束流辐照下,能量较高的电子束穿透聚合物材料,与其分子相互作用,从而引发一系列化学反应。

这些反应可以引起预期的表面改性效果,如增加表面粗糙度、提高耐久性和改善光学性能等。

由于高能束流辐照能够实现材料的局部改性,因此在一些特定应用中得到了广泛应用。

总之,聚合物材料的表面改性是提高其性能的重要途径。

通过物理气相沉积、化学沉积、离子注入和高能束流辐照等方法,可以赋予聚合物材料更多的功能性和改善其性能。

聚合物材料的增强与改性研究

聚合物材料的增强与改性研究

聚合物材料的增强与改性研究聚合物材料是一类具有广泛应用前景的材料,它们具有重量轻、耐磨、抗腐蚀等优点,因此被广泛应用于航空航天、汽车、电子等领域。

然而,传统的聚合物材料存在其自身的局限性,例如强度不高、刚度不够等,这限制了它们的应用范围。

因此,研究人员一直在努力寻找方法来增强和改性聚合物材料,以提高其性能和应用价值。

一种常用的方法是在聚合物材料中添加增强剂,以提高材料的强度和刚度。

增强剂可以是纤维、颗粒或纳米材料等。

纤维增强剂主要有玻璃纤维、碳纤维和芳纶等,它们具有高强度和优异的力学性能。

通过将纤维增强剂与聚合物基体复合,可以显著提高聚合物材料的力学性能。

颗粒增强剂如硅粉、氧化铝等具有较低的成本和良好的增强效果,但其增强效果受到颗粒间的相互作用和分散性的影响。

纳米材料是近年来发展起来的一种新型增强剂,具有高比表面积和优异的力学性能,如纳米铁、纳米二氧化硅等。

通过将纳米材料与聚合物基体相结合,可以显著提高聚合物材料的强度和刚度。

不仅如此,功能化的纳米材料还可以赋予聚合物材料其他特殊性能,如导电性、阻燃性等。

除了添加增强剂外,改性聚合物材料的另一种方法是通过化学改性。

化学改性涉及在聚合物链或分子结构中引入新的官能团或改变聚合物分子结构。

这种方法可以在不改变原始聚合物性质的基础上,赋予聚合物材料新的性能。

例如,在聚合物材料中引入活性基团,可以使其具有更好的附着力和粘合性能,提高其使用寿命和耐久性。

此外,通过改变聚合物链的长度或分子结构,可以调节材料的熔融温度、热稳定性等性能,以适应不同的应用环境。

聚合物材料的增强与改性研究需要综合运用多种技术方法和手段。

首先,需要通过适当的制备工艺,确保增强剂与基体之间的良好界面相容性,以有效传递载荷。

其次,需要通过选择合适的增强剂类型和含量来平衡材料性能。

此外,通过表面改性、交联等方法,可以进一步调节和提高材料的性能。

在聚合物材料的增强与改性研究中,还存在一些问题和挑战。

聚合物材料的改性及其应用研究

聚合物材料的改性及其应用研究

聚合物材料的改性及其应用研究聚合物材料已经成为现代工业中最重要的材料之一。

它们具有出色的特性,包括良好的化学稳定性、耐热性、耐候性、抗氧化性、电气绝缘性等等。

然而,聚合物材料仍然存在一些局限性,如强度、刚度和耐腐蚀性等方面。

为了克服这些局限性,聚合物材料的改性成为了一个重要领域。

一、改性聚合物材料的种类改性聚合物材料的种类非常多,常见的有以下几种:1. 共聚物材料共聚物材料是由两种或更多种不同单体聚合而成的材料。

共聚物材料通常具有更好的性能,如强度、耐热性和耐腐蚀性等方面。

2. 涂层材料涂层材料可以增加聚合物材料的表面强度、耐热性和耐腐蚀性,同时也可以为聚合物材料提供更好的表面光洁度和外观。

3. 接枝聚合物材料接枝聚合物材料由两种或更多种聚合物分子通过共价键连接而成。

这种材料具有更好的强度和耐热性。

4. 填料材料填料材料是一种将天然或合成的颗粒添加到聚合物中以增强材料性能的方法。

常用的填料材料有硅酸盐、玻璃珠、纤维、碳黑等。

5. 交联聚合物材料交联聚合物材料是一种通过化学交联处理或物理交联处理提高聚合物材料性能的方法。

常用的交联处理方法有紫外线交联、电子束交联和热交联等。

二、改性聚合物材料的应用研究改性聚合物材料广泛应用于工业、医疗、电子、建筑和汽车等多个领域。

下面介绍一下其中一些应用研究的情况。

1. 汽车领域改性聚合物材料在汽车领域的应用研究非常广泛。

聚碳酸酯、聚苯乙烯和聚丙烯等聚合物材料经过改性后可以用于汽车零部件中,包括前脸、车门、仪表盘和中控台等部位。

这些改性聚合物材料具有更好的强度、耐热性和耐腐蚀性。

2. 医疗领域医疗领域对材料性能要求非常高,因此改性聚合物材料在这个领域的应用也非常广泛。

聚酯、聚氨酯和聚丙烯等聚合物材料经过改性后可以用于制造医疗器械、医用敷料和医用手套等,这些改性聚合物材料具有更好的耐热性、细菌滤过性和生物相容性。

3. 电子领域电子领域对材料性能的要求也非常高。

改性聚合物材料可以用于生产光学电缆、微处理器封装材料和耐高温电缆等电子元器件。

聚合物材料的制备与改性

聚合物材料的制备与改性

聚合物材料的制备与改性聚合物材料是一种由单体分子聚合而成的大分子材料,具有重要的应用前景。

聚合物材料广泛用于塑料、电子、医药、建材等领域中。

然而,传统的聚合物材料在应用中也存在着一些问题,如力学性能不足、耐热性不佳等。

因此,制备和改性聚合物材料成为了近年来的研究热点。

一、聚合物材料的制备方法聚合物材料的制备通常采用聚合反应的方法。

聚合反应是指单体分子的化学键在某些条件下发生自由基或离子的加成聚合或缩合反应,使得单体分子依次结合为聚合物分子,形成高分子材料。

根据聚合反应的机理,可以将聚合反应分为自由基聚合和离子聚合两大类。

自由基聚合是指在自由基的引发下进行的聚合反应。

它包括自由基链聚合、环状自由基聚合、自由基交联聚合等。

离子聚合是指在带负电荷或带正电荷的离子引发下进行的聚合反应。

它包括阳离子聚合、阴离子聚合、离子交联聚合等。

二、聚合物材料的改性方法聚合物材料的改性是指在聚合物材料中引入其它物质,从而改变其性能、结构、形态等材料特性的过程。

聚合物材料的改性通常包括以下几种方法:1. 添加剂法添加剂法是在聚合物体系中添加一系列吸附剂、扩链剂、交联剂、着色剂、抗氧剂、光稳定剂、提高成型性的加工助剂等,从而改变聚合物基体的性质和外观。

2. 合金法合金法是将两种或更多种不同的聚合物混合在一起,在保持各自性质的基础上形成互不溶解的混合物。

通过合金的形成,可以达到改变聚合物性能的目的。

3. 共混法共混法是指将两种或两种以上的聚合物混合在一起,并经过加热、振荡、剪切和混合等过程,使混合物中的不同组分形成均匀的分散态或互相溶解。

共混材料特性往往优于聚合物混合物和合金物。

4. 化学改性法化学改性法是指在聚合物分子内、分子间或分子外引入其它化学官能团,以改变聚合物的化学特性和物理性质。

化学改性法包括引入交联点、功能化剂引入等方法。

5. 物理改性法物理改性法是指通过物理手段来改变聚合物材料的性质和结构,如温度改性、辐射改性、拉伸改性、填充改性等。

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聚合物材料改性技术作业姓名:胡燕梅学号:123051121.论述形态学要素与聚合物/聚合物共混物性能的关系从分散相和连续相的角度讨论共混物的形态学特征与性能的关系。

从分散相的角度,主要考虑分散相粒径及粒径分布的影响;从连续相的角度,主要考虑分散相颗粒之间的基体层厚度的影响。

此外,分散相颗粒的形貌对性能也有重要影响。

从分散相的角度探讨共混物形态与性能的关系分散相的平均粒径通常应控制在某一最佳值附近。

在弹性体增韧塑料体系中,弹性体为分散相,塑料为连续相,弹性体颗粒起塑料增韧剂的作用。

弹性体颗粒过大或过小都对增韧改性不利。

而对于不同的塑料基体(连续相),由于增韧机理不同,也会对弹性体颗粒的粒径大小有不同的要求。

除了平均粒径之外,粒径分布对共混物性能也有重要影响。

如弹性体颗粒的粒径分布过宽,体系中存在许多过大或过小的弹性体颗粒,而过小的弹性体颗粒几乎不起增韧作用,过大的弹性体颗粒则会对共混物性能产生有害影响。

也有研究结果发现,当一种塑料的增韧能够以两种不同机理实现,而两种机理对橡胶粒径有不同要求的情况下,橡胶颗粒的粒径可以设法制备成双峰分布,以满足不同增韧机理对橡胶粒径的需要,从而让两种增韧机理发挥作用。

双峰分布的橡胶粒径一般是通过加入两种不同的橡胶而获得的。

从连续相的角度探讨共混物形态与性能的关系探讨弹性体颗粒之间的塑料基体层厚度(即分散相颗粒表面间距)对增韧作用的影响:当基体层厚度低于某一临界值,共混材料会实现脆-韧转变。

塑料基体层的厚度,与弹性体(分散相)粒径的大小是密切相关的。

在弹性体的添加量不变时,如果粒径减小,粒子数目相应增多,基体层的厚度就随之降低。

而在分散相粒径不变时,分散相体积分数增大,基体层的厚度也会降低。

在实际应用中,在共混物形态方面出现的问题往往是分散相粒径过大,以及粒径分布过宽。

如何减小分散相粒径,以及控制其粒径分布,就成了共混改性中经常面临的重要问题。

分散相粒子形貌与性能的关系在SBS增韧PP共混体系中,当SBS分散相颗粒呈条状时,共混物具有较高的抗冲击性能。

在PE/PA共混制备的阻隔材料中,分散相PA以层片状分布在PE基体中,共混物具有较好的阻隔性能。

以液晶聚合物对其他聚合物进行增强,液晶聚合物在共混过程中原位生成纤维状结构,分布于基体聚合物中,发挥其增强作用。

2.讨论影响分散相粒子形貌的因素及形貌表征方法影响分散相粒子形貌的因素:分散机理的影响在实际的共混中,分散相破碎的过程可能会介于“液滴分裂机理”和“细流线破裂机理”之间,而倾向于某一种机理。

例如,对于倾向于细流线破裂机理的分散过程,通常是分散相先变形成为带状,带状的分散相再变细,成为细条,最后破裂成小颗粒。

这种对于某一种机理的倾向性,就会影响分散相粒子的形貌。

流动场形式和加工工艺的影响对于以剪切流动为主的流动场形式,快速改变剪切力可以将分散相粒子变成条状;而与剪切流动相比,拉伸流动能更有效地将分散相粒子由液珠状拉伸为纤维状。

在聚合物共混体系成型加工过程中,看通过调整某些加工工艺来促成分散相特殊形貌的形成。

例如,聚合物成型过程中的拉伸工艺,可使分散相发生相应的变形。

熔体黏度的影响通常为获得具有条状、纤维状或层片状分散相形貌的共混物,应适当调控两相的黏度比。

例如,制备具有阻隔作用的HDPE/PA6共混材料,需要分散相PA6以层片状的形态存在于连续相HDPE中。

为获得PA6为呈片状形态的共混物,可在低于“等黏温度”的条件下共混,使PA6的熔体黏度高于HDPE。

在这种情况下,由于连续相的熔体黏度低,而分散相PA6的熔体黏度高,分散相PA6易于被拉长,不易破碎成“液滴”,而以层片状的形态存在共混体系中。

分散相粒子形貌表征方法:显微镜法,分为光学显微镜法和电子显微镜法;玻璃化转变法,测定聚合物共混物的力学松弛性能,特别是玻璃化转变的特性,从而确定其混溶程度和形态结构。

光学显微镜法最大放大倍数1000倍,主要用来观测相畴尺寸>1μm的形态结构。

比如观测HIPS中橡胶颗粒的分散情况,形态,尺寸等,有两种观测方式:透射和反射,用透射光观察时,样品厚度一般不超过5μm。

电子显微镜法扫描电镜景深长,成像具有强烈的立体感,一般扫描电镜的分辨率仅为30nm。

近几年研制的低压高分辨扫描电镜分辨率可达7nm。

玻璃化转变法聚合物共混物的玻璃化转变与各组分的玻璃化转变有关,还与其形态结构有密切关系。

通过测定聚合物共混物的Tg可以推断界面层得结构特征。

通过用差示扫描量热法(DSC)测定两组分(A、B)聚合物共混物的Tg,可能有以下几种情况:测出3个Tg:Tga、Tgb、Tgc;其中Tga、Tgb分别对应于A、B的玻璃化转变温度,转变温度相当于纯组分的Tg而言,有明显相互靠近。

Tgc是界面层显示的玻璃化温度。

表面:界面层中具有相当厚度的区域,且具有恒定组成的混合相,两组分具有较好的相容性。

测出2个Tg:转变温度相当于纯组分而言,有明显相互靠近。

说明两组分具有部分相容性。

若分别对应于A、B的玻璃化转变温度,与纯组分的Tg相比基本相同。

两组分的相容性不好。

测出1个Tg:说明两组分的相容性很好,可能形成了均相结构。

测出共混物具有一个Tg,不能认为就具有均相结构。

对于一些共混物的形态结构:如PS/PPO共混体系,用一般的方法研究都是均相结构,但从微观上讲,到底是不是均相结构?是否在2~4nm尺度上是均匀的?是否是完全分子水平上的均相共混物?这只能通过荧光光谱法来解决。

3.讨论影响聚合物共混物相容性的因素及其改善方法。

影响聚合物共混物相容性的因素:受到分子链间作用力的制约,高分子共混的过程实际上是分子链间相互扩散的过程。

内聚能密度是分子链间作用力大小的量度。

但由于高分子不能气化而无法直接测定其内聚能密度,因而常用溶解度参数来表征分子链间作用力的大小。

分子内相互作用,与分子间作用一样是影响共混物相容性的重要因素。

高分子的极性越接近,其相容性越好。

极性越大,分子间作用力越大。

由于光谱和量热分析表明,分子间作用力是高分子相容的重要因素,因此,极性高分子共混时相容性一般较好,如在一定AN范围内PVC/NBR、PVC/PCL,在一定V AC含量范围内PVC/EV A等;非(弱)极性高分子共混时相容性一般较差,如PB/IIR、NBR与乙丙橡胶(EPR),PE/PP,EPR/PP,PS/PB,PS/PP等;极性/非极性高分子共混时一般不相容,如PVC/PB,PVC/PE,PVC/NR,PVC/PS,PC/PS,PA/PP等。

但是也有例外,极性高分子共混时也会不相容,如PVC/CPE;非(弱)极性高分子共混时也会相容,如PS/PPO。

熔融共混物稳定性及分散度又由界面两相的表面张力决定,对于高分子,当两相的接触角为零时,其界面张力γ可用下式表示:共混组分的γ愈接近,两相间的浸润、接触和扩散愈号,界面结合愈好。

完全相容或不相容体系的性能都不理想,最理想的是两相不相容但界面结合很好的多相体系,其性能显著超过单一组分的性能,而不是简单得平均值。

高分子结晶能力愈大,分子间的内聚力愈大。

因此,共混组分的结晶能力愈相近,其相容性愈好。

凡能使分子链间紧密而又规整排列的因素(包括构型和构象因素)皆有利于高分子结晶。

在非晶态高分子共混时常有理想的混合行为,如PVC/NBR、PVD/EV A等;在晶态/非晶态(或晶态)高分子共混时,只有出现混晶对才相容,如PVC/PCL,PVDF与PMMA,PBT与PET,PA/PE,EPR/PE,iPP/PE等。

粘度对相容性的影响较大。

由于高分子的粘度很大,具有动力学稳定性,因而共混物的相行为极为缓慢。

在NR/IR中,二者的结构相同,但出于粘度相差悬殊而不相容。

高分子的粘度愈相近,其相容性愈好。

例如,NR/SBR中,两组分的门尼粘度愈接近时期微相结构愈小。

聚合物共混物相容性改善方法:减小分子量,可增加相容性。

分子量增加,体系粘度增大,也不利于相容的动力学过程进行。

例如,减小PS分子量,可增加它在IR中的溶解度;酚醛树脂在硫化胶中的溶解也是如此。

对于均聚物(如PS、PB、IR)与相应的接枝共聚物(PS-g-PB)或以嵌段共聚物(PS-b-IR)间的相容性,取决于均聚物和共聚物中相应嵌段的分子量大小:均聚物分子量较小时相容,否则不相容。

4.概述聚合物阻燃方法及阻燃机理。

聚合物阻燃方法原理上,由于聚合物材料的燃烧特性与其组成和结构密切相关,因此,要解决聚合物的阻燃性问题,也可从组成和结构设计入手。

事实上已经有像氟塑料、聚酰亚胺等具有高耐热性和阻燃特性的聚合物材料付诸实用。

但是,大量实践证明,要在保留聚合物材料应用性能多样性的前提下解决聚合物的阻燃和抑烟抑毒问题,最简单、经济和富有实效的方法还是使用各种称为“阻燃剂”的添加剂。

目前已开发出来的阻燃剂的种类很多,其具体的功能各不相同。

但概括起来,它们都是通过一种或多种下列阻燃效应而起作用的:吸热效应其作用是减慢聚合物材料的升温速度。

覆盖效应其作用是在较高温度下形成稳定的覆盖层,或分解生成泡沫状物质,覆盖于聚合物材料的表面,使聚合物材料因热分解而生成的可燃性气体难于逸出,并对材料起隔热和隔绝空气的作用。

稀释效应具有这种功能的阻燃剂在受热时可产生大量的不燃性气体,使聚合物材料分解产生的可燃性气体被稀释而达不到可燃的浓度范围,从而可阻止聚合物材料的发火燃烧。

抑制效应(捕获自由基) 如前所述,聚合物的燃烧实质上是热分解产物的自由基链式反应,因此,在燃烧高温下的自由基捕获作用可以有效抑制聚合物的燃烧。

增强效应(协同效应) 有些添加剂单独使用时并不具有阻燃效果或效果很小,但当与其它阻燃剂并用时却能显著提高其阻燃效果,这种作用就称为增强或协同效应。

聚合物阻燃机理:气相阻燃机理阻燃剂在热的作用下,能释放出活性气体,或生成微细粒子,中断燃烧链反应。

另外阻燃剂也可在受热分解时产生不可燃气体(如水、CO2,氨气等)稀释可燃气体,并降低可燃气体温度,阻止燃烧。

凝聚相阻燃机理阻燃剂与材料间存在化学反应,且反应在低于材料热分解温度下发生,有脱水和交联两种主要的反应模式。

阻燃剂燃烧后可在材料表面生成多孔保护碳层,该层具有难燃,隔热,隔氧的作用,又能阻止可燃气体进入燃烧气相,致使燃烧中断。

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