高分子材料的表面改性方法
高分子改性复习题及答案
简答题：接枝共聚反应的原理是什么？答：接枝共聚反应首先要形成活性接枝点，各种聚合机理的引发剂或催化剂都能为接枝共聚提供活性种，而后产生接枝点。
活性点处于链的末端，后才形成接枝共聚物。
1、从嵌段共聚物的角度来说，热塑性弹性体的组成是什么？各组成的作用是什么？答：热塑性弹性体是由大量的软嵌段和少量的硬嵌段组成的两相嵌段共聚物。
软硬两种嵌段各有各的用处，软嵌段提供柔韧的弹性，而硬嵌段则提供物理交联点和起填料的功能。
2、反应挤出过程对工艺条件的要求是什么？答：①高效率的混合功能：②高效率的脱挥功能③高效率的向外排热功能④合理的停留时间⑤强输送能力和强剪切功能1、什么是热力学相容性和工艺相容性？为什么说工艺相容性比热力学相容性应用更普遍？答：热力学相容性是指两种聚合物在热和比例时都能形成稳定的均相体系的能力，即指聚合物在分子尺寸上相容，形成均相共混体系。
工艺相容性是指由于聚合物的分子质量很高，黏度特别大，靠机械力场将两种混合物强制分散混合后，各项的自动析出或凝聚的现象也很难产生，故仍可长期处于动力学稳定状态，并可获得综合性能良好的共混体系。
因为工艺相容性仅仅是一个工艺上比较的概念，期含义是指两种材料共混对分散的难易程度，和所得的共混物的动力学稳定性，对于聚合物而言，相容性有两方面含义：一是可以混合均匀的程度，二是混合的聚合物分子间作用力，若分子间的作用力越相近，则越容易分散均匀，分散性越好。
2、影响聚合物共混的结构形态因素是什么？简述如何影响。
答：①两相组成的配比：在“海-岛”结构两相体系共混物中，确定哪一相为连续相，哪一相为分散相具有重要意义，可计算理论临界含量。
小于26%为分散相，大于74%为连续相。
②熔体黏度：黏度低的一相倾向于生成连续相，黏度高的一项倾向于生成分散相。
③黏度与配比的综合影响④粘度比、剪切应力及界面的综合影响：当分散相与之连续相黏度相等时，分散相粒径d达到一个最小值，当界面张力降低时，分散相颗粒粒径d变小，当剪切应力增大时，分散相粒径降低。
高分子材料改性
表面改性
优点：处理效果好，无特殊设备要求 缺点：对材料面存在破坏，以及环境影响
2.过氧化物氧化法 （1）臭氧氧化法 （2）过氧化物氧化法 3.络合物化学处理法 4.碱处理法
表面改性
表面改性
筒状电极
电晕层外区 （暗区）
电晕放电
形成条件: 二电极曲率半径相差
悬殊 (线筒、线板、针板）
电晕层
线电极
特点： 1. 低电流密度(10-3-10-6A/cm2)
接枝产物的结晶度。同时接枝反应过程中存在着降解反应，使 PP的分子链断裂，在升温过程中存在着微晶的生长，使得结晶 度提高。因此PP-g-MAH的结晶度较PP树脂高，同时因微晶的 存在使得PP-g-MAH的透明度较基体PP树脂要高。
表面改性
在材料成型的过程中通过共混加入，随着剪切混炼作用分 布到改性界面。这种添加型表面改性剂在聚合物基体中的迁移 扩散并在聚合物表面富集是其改性效果体现的关键。 表面富集是指所研究的聚合物多相复合体系中，某一组分在聚合 物表面聚集，导致其在表面层的浓度高于其基体浓度的现象，而 具有表面活性的表面改性剂所产生的表面富集现象更为明显，成 为有效改善聚合物表面性质的重要助剂。
为确定PP是否与MAH发 生了接枝反应，将提纯后的接 枝产物经红外光谱测定，并与 纯PP的红外光谱图进行比较， 结果如图4所示。
从图4 可以看出，在 1740cm-1处出现了MAH的C=O 特征吸收峰，表明MAH确已 接枝PP分子链上。
从图5可以看出，PP在l60.1℃ 出现特征熔融峰，而PP-g-MAH的 熔融峰则向低温区移动。
采用的化学改性剂包括强酸，碱，过氧化物等。
表面改性
高分子表面改性剂的改性效果取决于共混体系中改性剂分子的 形态，而分子形态又与改性剂的亲水性化学结构、组成、相对 分子质量及共聚方式等因素密切相关。
离子注入技术在材料改性中的应用
离子注入技术在材料改性中的应用离子注入技术是一种利用高速离子束对材料表面进行改性的加工工艺。
它通过将离子束注入材料表面，改变其化学、物理、电学性质，从而提高材料的性能。
离子注入技术可以用于改性半导体材料、金属材料、陶瓷材料、高分子材料等各种类型的材料，是一种非常高效的材料改性工艺。
1.离子注入技术原理离子注入技术的原理是利用高速离子束撞击材料表面，使其表面产生离子束注入区域。
依据离子注入的深度和离子注入的种类，可以改变材料的化学成分、晶体结构、微观形貌等多个方面。
离子注入的深度主要由离子能量、离子种类和材料类型等因素决定。
离子能量越高，得到的注入深度就越深。
离子种类不同，在注入深度和注入量等方面也会不同。
不同种类的材料对离子注入的反应也不同，其注入深度和注入量会对材料的性质产生影响。
因此，在进行离子注入的时候，需要权衡不同因素，选择合适的参数进行加工。
2.离子注入技术应用离子注入技术的应用非常广泛，可以在多个领域进行应用。
1）半导体材料改性：离子注入技术可以用来改性半导体材料，通过注入不同种类的离子，可以形成不同的掺杂层结构，从而改变半导体材料的电学性能。
例如，通过注入硼离子可以改变硅晶片的导电性能，使其成为 p 型半导体材料，提高其电子流速度；通过注入磷离子可以制备出 n 型半导体材料等，从而实现半导体材料的性能调控。
2）金属材料改性：离子注入技术也可以应用在金属材料改性上，例如，使用氮离子注入来增加钛材料的硬度、耐磨性和耐蚀性；使用碳离子注入来提高铝材料的疲劳强度、耐磨性和耐蚀性等。
3）陶瓷材料改性：离子注入技术可以用来改性陶瓷材料，通过注入不同种类的离子和控制注入深度，可以改变陶瓷材料的物理和化学性质，例如，使用氮离子注入来改善氮化硅陶瓷材料的力学性能和抗氧化性能等。
4）高分子材料改性：离子注入技术可以用来改性高分子材料，例如，使用氮离子注入来改善聚四氟乙烯的表面润湿性和降低表面摩擦系数；使用氧离子注入来产生羟基和羧基等官能团，从而提高高分子材料的光学路径和化学反应能力。
材料表面的硅烷化改性
实验64 材料表面的硅烷化改性一．实验目的1.利用硅烷偶联剂改性有机或无机材料。
2.制备无机-有机杂化粉体或薄膜材料。
二．实验原理很多纳米材料都是重要的无机化工产品，是橡胶.塑料.油漆.油墨.造纸.农药及牙膏等行业不可缺少的优良原料。
以SiO2纳米颗粒为例，纯粹制备的SiO2颗粒表面上存在着大量的羟基基团，呈极性.亲水性强，众多的颗粒相互联结成链状，链状结构彼此又以氢键相互作用，形成由聚集体组成的立体网状结构，在这种立体网状结构中分子间作用力很强，应用过程中很难均匀分散在有机聚合物中，颗粒的纳米效应很难发挥出来。
如何将纳米SiO2均匀分散在高分子材料中，以提高聚合物材料的各项性能是一个重要的研究方向。
硅烷偶联剂发展至今已有一百多种产品，按Y有机官能团的不同，可分为链系基类硅烷偶联剂.氨基硅烷偶联剂.环氧基类硅烷偶联剂.烷基丙烯酰氧基类硅烷偶联剂及双官能基型硅烷偶联剂等。
硅烷偶联剂处理技术原理简单.操作方便，其与材料表面的作用机理一直是研究的重点，目前关于硅烷在材料表面行为的理论有很多假设，主要有化学键理论.物理吸附理论.表面浸润理论.可逆水解平衡理论和酸碱相互作用理论等。
硅烷偶联剂分子含有两种反应性基团，化学结构可以用X3SiRY来表示，其中，X是可进行水解反应并生成硅烃基(Si-OH)的基团，如卤素.氨基.烷氧基和乙酰氧基等，硅醇基团可和无机物（如无机盐类.硅酸盐.金属及金属氧化物等）发生化学反应，生成稳定的化学键，将硅烷与无机材料连接起来。
Y是非水解基团，可与有机基团如乙烯基.氨基.巯基.环氧基等起反应，从而提高硅烷与聚合物的粘连性。
R是具有饱和键或不饱和键的碳链，将官能团Y和Si原子连接起来。
因此硅烷偶联剂分子被认为是连接无机材料和有机材料的“分子桥”，能将两种性质悬殊的材料牢固地连接在一起，形成无机相/硅烷偶联剂/有机相的结合形态，从而增加了后续有机涂层与基地材料的结合力。
一般来说，硅烷分子中的两个端基团既能分别参与各自的反应，也能同时起反应。
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。
用于高分子材料改性领域的无机纳米填料化学改性方法
用于高分子材料改性领域的无机纳米填料化学改性方法
邓志天;姚军龙;付宗强;黄超;弯琳;高琳;孙华旭;毕彦炳
【期刊名称】《化肥设计》
【年(卷),期】2024(62)1
【摘要】综述了对高分子材料中广泛使用的无机纳米填料进行表面化学改性的方法,包括偶联剂改性法、酯化改性法等小分子改性剂法,以及表面原位接枝聚合改性等大分子接枝法。
这些方法不仅解决了无机纳米填料易团聚、分散性差及与高分子材料复合相容性不佳的问题,而且有效地提升了其在电子、催化、能源、生物医学等领域的应用性能。
同时介绍了各种方法的改性机理、适用条件和优缺点,并对改性方法的工艺优化和发展研究方向进行了展望。
【总页数】8页(P1-8)
【作者】邓志天;姚军龙;付宗强;黄超;弯琳;高琳;孙华旭;毕彦炳
【作者单位】武汉工程大学材料科学与工程学院;麻城市瑞涛新型建材有限责任公司;麻城市众磊新型建筑材料有限公司;湖北升合新材料科技有限公司;江汉大学化学与环境工程学院;江苏佳创纳米科技有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TQ330.38
【相关文献】
1.纳米无机填料改性酚醛树脂基防热复合材料烧蚀性能研究现状
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3.无机纳米填料改性聚丙烯的研究进展
4.无机纳米填料改性聚丙烯的研究进展
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疏水性有机高分子材料表面亲水性改善研究及应用现状
2003年第1期 矿 产 与 地 质第17卷2003年2月M I N ERAL R ESOU RCES AND GEOLO GY总第94期疏水性有机高分子材料表面亲水性改善研究及应用现状①张 静,李 蘅,肖筱瑜(桂林矿产地质研究院,广西桂林541001)摘 要:系统介绍了改善疏水性有机高分子材料表面亲水性的物理和化学方法,简要讲述了现阶段改性疏水性有机高分子材料的用途及前景。
关键词:材料表面与界面;有机高分子材料;综述;表面改性;疏水性;亲水性中图分类号:TQ050.422;TQ050.425 文献标识码:B 文章编号:1001-5663(2003)01-0087-03 有机高分子材料可广泛应用于纺织、医药、建筑等行业,一直受到人们的重视。
在实际工作中,疏水性有机高分子材料由于表面的非极性,致使其与水溶液的润湿不理想,从而给材料的用途带来许多局限,例如:用于纺织工业中的绦纶纤维由于材料表面的疏水性导致其织品不能吸收人体的汗液,不利于做衣物;用做隐形眼镜的硅橡胶材料若不能与人眼中水溶液很好的亲和,将无法实际应用。
由此可见,改善疏水性有机高分子材料的表面亲水性与人们生活密切相关,已成为人们长期关注的课题。
人们研究发现:表面、界面结构与状态的改善可以改变材料的某些性能和适用性,通过对疏水性有机高分子材料表面化学和物理处理,改善材料的亲水性能,使其更好地为人类所用。
1 材料润湿原理通常材料表面与水溶液之间存在润湿过程,可以用扬氏方程表示:Χs-g=Χs-l+Χl-g co sΗ(1)其中Χs-g、Χs-l、Χl-g分别表示固体与气体、固体与液体及液体与气体表面张力(表面能),Η为接触角,表示为固、气、液三相平衡时,从三相交界点O处取单位长度微元沿液-气界面作切线,其与固液界面的夹角(夹有液体),如图(1)所示:从方程(1)可见:表面能Χs-g高的固体容易与水溶液发生润湿。
由此,要想提高材料的亲水性,就要提高材料的表面能。
PTFE改性技术及其性能优化研究进展
PTFE改性技术及其性能优化研究进展1. 内容综述随着材料科学的日新月异，聚四氟乙烯（PTFE）作为一种卓越的工程塑料，已经在众多领域得到了广泛的应用。
PTFE本身存在一些固有的性能限制，如较低的机械强度、耐磨性以及耐化学腐蚀性等，这在一定程度上限制了其应用范围。
为了克服这些挑战，研究者们对PTFE进行了广泛的改性研究，旨在提升其综合性能，从而拓宽其在各个领域的应用潜力。
PTFE改性技术主要涵盖了填充改性、表面改性以及共混改性等多种方法。
填充改性是通过向PTFE中引入其他高硬度、高强度的材料颗粒，如碳纤维、玻璃纤维等，以达到增强其力学性能的目的。
表面改性则主要通过在大分子链上引入极性基团或纳米颗粒，改善PTFE 与其它材料的界面相容性，进而提高其粘接性能和耐腐蚀性。
共混改性则是将PTFE与其他聚合物进行混合，通过控制两者的相容性和分散性，制备出具有优异性能的新型复合材料。
在众多改性技术中，纳米技术的应用为PTFE的性能优化带来了革命性的突破。
纳米材料具有独特的物理化学性质，如高比表面积、良好的尺寸效应和优异的力学性能等，这些特性使得纳米粒子在PTFE改性中能够发挥重要作用。
通过在PTFE中加入纳米SiO2颗粒，不仅可以显著提高其耐磨性和抗划伤性能，还能增强其耐高温和耐腐蚀性能。
纳米填料还可以改善PTFE的热稳定性，提高其加工流动性，并降低其成本。
除了纳米技术外，超临界流体技术也在PTFE改性中发挥着越来越重要的作用。
超临界流体具有接近液体和气体的双重特性，如良好的溶解能力和扩散性能，这使得它成为一种理想的溶剂和改性剂。
通过将超临界流体应用于PTFE的改性过程，可以在较低的温度和压力条件下实现对PTFE的高效改性，同时提高其环保性和可持续性。
PTFE改性技术及其性能优化研究已经取得了显著的进展。
通过采用不同的改性方法和纳米材料及超临界流体的应用，不仅可以显著提高PTFE的力学性能、耐磨性、耐腐蚀性以及加工流动性等关键指标，还能拓展其在航空航天、汽车制造、建筑装饰等高科技领域的应用空间。