聚合物改性原理

随着科技进步和社会的发展，人们对聚合物材料的要求也越来越高，如： 既耐高温又易加工成型；既有较高的力学强度和硬度，又同时兼具有卓 越的韧性；不仅性能良好，而且耐老化、耐腐蚀、低成本，产品和生产 过程对环境不造成污染，可以循环使用，等。
制造方法一：合成新型聚合物；根据国外资料统计，从研制到中试验成 功一种新型聚合物材料需约近2.0亿美元的投资。
同分子量的同一种聚合物的共混物。 复合材料定义： 1. 是由两种或多种材料在宏观尺度上组合而成的一种有用材料。 2. 是由两种或两种以上的具有不同化学性质或具有不同组织相的物质，以
微观或宏观的形式组合而成的材料。 3. 《材料科学技术百科全书》：是由有机高分子，无机非金属或金属等几
类不同材料通过复合工艺组合而成的新型材料。
物基复合材料（Polymer Composites）是主要的改性方法。 聚合物共混物是指两种或两种以上的均聚物或共聚物的共混物。各组分之
间主要是物理结合，由于熔融混炼过程中的强剪切作用使得大分子链断裂 并形成大分子自由基，故各组份间可能会有少量化学键的存在，或形成少 量嵌段或接枝共聚物。 聚合物合金（Polymer Alloy）——有良好相容性的多组份或多相聚合物 （Multicomponent Polymer) ，形态结构为均相或微观非均相。它包含了 嵌段和接枝共聚物。 聚合物共混物的形态结构受组分之间热力学相容性、共混方法和工艺条件 等多方面因素的影响。 相容性（Miscibility）代表热力学相互溶解（Gm 0）。
故对现有聚合物品种进行改性及其结构与性能间关系（或称改性原理） 的研究是高分子材料科学领域的重要课题之一。
1.1 基本概念
目前聚合物的改性主要区分为： 化学改性：接枝、嵌段、官能化、氧化、氯化、氯磺化等。 物理改性：共混 Blends）和复合增强——聚合
制造方法二：对现有聚合物品种进行改性，制备成多组分、多相聚合物 共混物，一般只需数百万美元的投资。
改性后聚合物材料的性能有时可与铝合金等有色金属材料竞争，远非纯 粹的单一组分均聚物可以比拟，所以发展十分迅速。
目前人工合成的纯粹的单组分聚合物品种只有四、五十种，但多组分、 多相结构的聚合物共混物品种已达千种以上（至今尚无精确的统计）。 已广泛应用于各个领域，给工、农业生产、交通运输、国防工业和人民 的物质文化生活带来了巨大的变化。
混溶性 （ Compatibility）以能否获得较为均匀和稳定的形态结构的共混体 系为判据。也称作为“工程相容性”。
聚合物共混物一般指塑料与塑料或塑料与橡胶的共混物（橡胶增韧塑料）。 聚合物共混物分类： 按所含聚合物组元数目可分为二元及多元聚合物共混物。 按基体树脂名称有聚烯烃共混物，PVC共混物，PA共混物等。 按性能特征又有耐高温共混物，耐低温共混物，阻燃共混物等。 同系聚合物共混物指同一类聚合物的共混物（如HDPE与LDPE）或具有不
1946年还发展了NBR与苯乙烯—丙烯腈共聚物（SAN）的机械共混物，即A 型ABS树脂。
1960年发现，将聚苯醚（PPO或称PPE）与聚苯乙烯（PS）共混合可显著改 善PPO的加工流动性和冲击韧性。故于1965年GE公司开发出了商品名为 Noryl的共混材料。
1969年ABS与PVC的共混物投入工业化生产，商品名为Cycovin。 1969年制成PP/EPDM共混物。 1975年杜邦（Dupont）公司开发出了超高韧性聚酰胺（Zytel-ST)。这一
发现为相继发现其他超高韧性聚合物共混物提供了重要启示。 1976年发展了PET/PBT共混物（Valox 800系列）。 1979年研制成功PC与PBT及PET的增韧共混物，商品名为Xenoy。 1981年制成苯乙烯- 马来酸酐共聚物（SMA）与ABS的共混物（Cadon)以
及SMA与PC的共混物（Arloy)。 1983年PPE/PA共混物研制成功（Noryl GXT）。 1984年发展了聚氨酯/聚碳酸酯共混物（Texin），广泛应用于汽车工业。 发展了PC/PBT/弹性体共混物（Macroblend)，应用于汽车工业。 1985年制成PC与丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯腈共聚物（ASA）的共混物
4. 《材料学大辞典》：是根据应用的需要进行设计，把两种以上的有机聚合物 材料，或无机非金属材料，或金属材料组合在一起，使之互补性能优势，从而 制成的一类新型材料。
复合材料分类： 按性能高低分为：常用（普通）复合材料，先进复合材料； 按基体材料种类分为：聚合物基复合材料（包含热固性、热塑性或橡胶复合材
料），金属基复合材料，陶瓷基复合材料，石墨基复合材料，混凝土基复合材 料； 按用途分为：结构复合材料，功能复合材料，智能复合材料； 按增强材料种类分为：颗粒增强复合材料，晶须增强复合材料，纤维增强复合 材料（长纤维，短纤维，多层和单层纤维复合材料）； 按增强材料形状分为：零维（颗粒状）复合材料，一维（纤维状）复合材料， 二维（片状或平面织物）复合材料，三维（三维织物体）复合材料； 按分散相尺寸分为：宏观复合材料（> 10-6m），微观复合材料（10- 8 ~10-6m， 亚微米或纳米复合材料）。 复合材料狭义定义，指纤维增强复合材料； 复合材料广义定义，包含了聚合物共混材料和聚合物合金。
本课程关于聚合物的增强改性部分主要介绍热塑性塑料的颗粒增强、增韧和 短纤维增强复合材料。该部分也可归类为聚合物共混材料。
决定聚合物复合材料力学性能的因素除增强材料和基体的性能外，界面粘结 性（Interfacial adhesion）或称界面联结强度（Interfacial bonding strength） 至关重要。
1.2 聚合物改性的发展概况 1846年Hancock将天然橡胶与古塔波胶混合制作雨衣，即提出了共混改性的
新思想。
1942年第一个工业化的聚合物共混物是聚氯乙烯（PVC）与丁腈橡胶（NBR） 的共混物。
1942年Dow公司出售了Styralloy-22，即苯乙烯与丁二烯的互穿网络聚合物 （IPN）。首次提出了“聚合物合金”的概念。