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
片和汽车滤清器用滤纸。
(3)高残碳率
在温度大约为1000C的惰性气体条件下，酚醛树脂会产生很高的残碳，这有利于维持酚醛树脂的结构稳定性。酚醛树脂的这种特性，也是它能用于耐火材料领域的一个重要原因。
(4)低烟低毒
与其他树脂系统相比，酚醛树脂系统具有低烟低毒的优势。在燃烧的情况下，用科学配方生产出的酚醛树脂系统，将会缓慢分解产生氢气、碳氢化合物、水蒸气和碳氧化物。分解过程中所产生的烟相对少，毒性也相对低。这些特点使酚醛树脂适用于公共运输和安全要求非常严格的领域，如矿山，防护栏和建筑业等。
(5)抗化学性
交联后的酚醛树脂可以抵制任何化学物质的分解。例如汽油，石油，醇，乙二醇和各种碳氢化合物。
(6)热处理
热处理会提高固化树脂的玻璃化温度，可以进一步改善树脂的各项性能。玻璃化温度与结晶固体如聚丙烯的熔化状态相似。酚醛树脂最初的玻璃化温度与在最初固化阶段所用的固化温度有关。热处理过程可以提高交联树脂的流动性促使反应进一步发生，同时也可以除去残留的挥发酚，降低收缩、增强尺寸稳定性、硬度和高温强度。同时，树脂也趋向于收缩和变脆。树脂后处理升温曲线将取决于树脂最初的固化条件和树脂系统。
三、酚醛树脂未来的发展酚醛树脂的生产和使用会给环境带来一定程度的污染，影响整个生态环境，然而注意或加强治理污染，包括废水处理和废旧酚醛树脂产品及其复合材料的循环利用，可使酚醛树脂健康而快速发展。
有关酚醛树脂的开发和研究工作，主要围绕着增强、阻燃、低烟以及成型适用性方面开展，向功能化、精细化发展，各国科学家部以高附加值的酚醛树脂材料为研究开发对象。
绿色酚醛树脂的研究
酚醛树脂的生产和使用会给环境带来一定程度的污染，影响整个生态环境，然而注意或加强治理污染，包括废水处理和废旧酚醛树脂产品及其复合材料的循环利用，可使酚醛
树脂健康而快速发展。
酚醛树脂的最新发展及展望
有关酚醛树脂的开发和研究工作，主要围绕着增强、阻燃、低烟以及成型适用性方面开展，向功能化、精细化发展，各国科学家部以高附加值的酚醛树脂材料为研究开发对象。
不含甲醛的环保型新酚醛树脂新酚醛树脂为高分子化合物，是由苯酚和芳烷基醚通过缩合反应而产生的, 新酚醛树脂具有良好力学性能、耐热性能，广泛应用于金刚石制品、
砂轮片制造等行业. 新酚醛树脂粘结力强，化学稳定性好，耐热性高，硬化时收缩小，制品尺寸稳定。粘结强度比酚醛树脂提高20%^上，耐热性提高100C以上。新酚醛树脂制品可在250r下长期使用，制品耐湿耐碱。新酚醛树脂可做为金刚石砂轮的结合剂,使用方法为: 新酚醛树脂与酚醛树脂按1 ：3混合使用，不仅提高了酚醛树脂的强度，还提高了耐热性和磨削比。如单独使用新酚醛树脂，砂轮的寿命是酚醛树脂8 倍，在生产工艺上比酚醛树脂制品强度高出约30%，磨削效果也有提高。
四、酚醛树脂的共混改性
1 、酚醛树脂耐热改性
1.1蒙脱土改性酚醛树脂
利用蒙脱土（MMT等层状硅酸盐与高分子材料复合得到插层或剥离型纳米复合材料, 可有效改善高分子材料的结构、性能。1987年日本丰田研究中心首先采用原位插层聚合的方法制备尼龙6 / 层状硅酸盐纳米复合材料, 之后, 聚合物/ 层状硅酸盐纳米复合材料成为了研究热点。少量的层状硅酸盐就可以大幅提高聚合物基本性能常用的层状硅酸盐主要是MMT,MMT2: 1型层状硅酸盐，在两个硅氧四面体亚层中间夹含一个铝氧八面体亚层。MM盐，在两个硅氧四面体亚层中
间夹含一个铝氧八面体亚层。MMT通过同晶置换可在层间吸附金属阳离子，而利用MMT的离子交换性可以有机阳离子置换出层间吸附的金属阳离子，从而增大
MM的层间距，并使其由亲水性变为亲油性。这类材料往往综合了无机材料和高分子材料的优点, 表现出优异的力学性能、热学性能、气体阻隔性和阻燃性[2]
1.2坡缕石改性酚醛树脂坡缕石是一种天然的可以和聚合物复合的硅酸盐矿。由于该矿物
是以纳米尺
度的棒晶积聚而成, 通过机械的球磨和解束可以获得纳米尺度的粒子。近年来利用坡缕石粒子对聚合物进行增强、增韧以及提高耐热性的改性研究已经悄然兴起但该类聚合物目前用于摩擦材料方面的研究还较少. 贵州大学周元康等以自制备的纳米尺度的坡缕石原位合成了坡缕石纳米/桐油-酚醛复合树脂(P/TPF), 分别用SETARAMTG-DSC92-分析仪和TEM表征了P/TPF的耐热性和纳米粒子的分散状态,并对比分析了以P/TPF为基体的编织摩擦材料的摩擦学性能。结果表P/TPF 中的纳米粒子分散良好、树脂的耐热性获得提高，P/TPF 摩擦材料的抗热衰和抗磨损能力明显改善, 而摩擦因数略有下降[3]。1.3纳米金红石改性硼酚醛
硼酚醛树脂改性过程中增加了交联点, 导致材料脆性和硬度增大, 加工性能下降。南京理工大学车剑飞等人采用原位同生法，针对硼酚醛树脂的缺点, 进行了纳米TiO2填充改性。纳米粒子由于尺寸小、表面积大、表面非配对原子多，因而与聚合物结合能力强，并可对聚合物基体的物化性质产生特殊作用。将纳米粒子加入高聚物中, 可克服常规刚性粒子不能同时增强增韧的缺点，可提高高聚物材料的韧性、强度、耐热等性能。使用纳米金红石改性后的硼酚醛树脂其初始热分解温度比未改性前有较大提升[4]。
1.4纳米铜改性酚醛树脂
采用原位同生法成功地制备了纳米铜改性酚醛树脂?利用X射线衍射分析和透射电子显微镜对所制备的树脂进行了表征, 结果显示酚醛树脂中的纳米铜粒子分散良好,粒径为10?40 nm .通过热重分析、冲击试验和摩擦试验，分别研究了纳米铜对酚醛树脂及摩擦材料性能的影响, 结果表明:随纳米铜含量的增加, 酚醛树脂的初始分解温度和半分解温度先升高后降低, 在其质量分数为7 % 时分别达到最大值; 随纳米铜含量的增加, 摩擦材料的冲击强度先增大后下降, 在其质量分数为5 % 时达到最大值; 纳米铜可改善摩擦材料的摩擦磨损性能, 尤其在高温下可使摩擦材料的热衰退明显减轻, 磨损率显著下降[5]。
2 酚醛树脂增韧改性
目前，提高酚醛树脂韧性的方法主要有：①在酚醛树脂中加入外增韧物质，如天然橡胶、丁腈橡胶、丁苯橡胶及热塑性树脂等；②在酚醛树脂中加入内增韧物质，如使酚羟基醚化、在酚核间引入长亚甲基链及其他柔性基团等；③用玻璃纤维、玻璃布及石棉等增强材料改善脆性。很多文献报道用桐油、腰果壳油、热塑性树脂和橡胶等改性酚醛树脂，改善了酚醛树脂的脆性，提高了韧性。
2.1腰果壳油（CNSL）改性酚醛树脂
采用气相色谱－质谱联用仪、傅里叶红外光谱仪、质谱仪对腰果酚和腰果壳油的成分进行了分析，并对其改性酚醛树脂的影响因素进行了研究。结果表明，腰果酚改性酚醛树脂适宜的反应条件为: 苯酚87 份，腰果酚13 份，甲醛73 份，盐酸0.5份，反应时间1.5h，出料温度125C;腰果壳油改性酚醛树脂时甲醛需要70份, 其他反应条件与前者一致。所得腰果酚/ 腰果壳油改性酚醛树脂的软化点84?90 C，凝胶时间40?60 s,粘度16. 0?18.0mPa ? s，适于在模塑料中应用。改性酚醛树脂制得的模塑料的冲击强度，弯曲强度提高约10 %, 耐热温度提高约7?10 C，同时材料成本大幅降低⑹。
2.2亚麻油改性酚醛树脂
亚麻油是十八碳三烯酸甘油酯，具有原料来源充足，性能稳定，价格低廉等优点。与桐油相似，其分子结构中都有三个双键。在催化剂的作用下，苯酚的邻、对位上的碳原子在亚麻油的双键上发生烷基化反应，然后改性苯酚与甲醛生成亚麻油改性酚醛树脂，从而在酚醛树脂的大分子链上引入烷基链。结果显示，改性树指的耐热性、粘结性、韧性均较为改性树脂提高很多[7]。
2.3聚砜改性酚醛树脂
聚砜作为一种耐高温、高强度的热塑性塑料，被誉为“万用高效工程塑料”，具有优良的综合性能，如具有优良的电绝缘性能，耐热性能好，力学强度高，刚性好，有良好的尺寸稳定性和自熄性等。聚砜结构中有异丙撑基和醚键，异丙撑基为脂肪基，有一定的空间体积，可减少分子间的作用力，醚键两端的苯基可绕其内旋转，较异丙撑基更能增加分子链的柔顺性，两个基团的引人均有利于提高改性酚醛树脂的韧性。聚砜改性酚醛树脂玻纤增强模塑料的电学性能优于未改性酚醛树脂玻纤增强模塑料，而且耐热性也得到了一定的提高，这是因为聚砜结构中异丙撑基上两个无极性的甲基使得异丙撑基极性较小，向酚醛树脂中引人极性小的异丙撑基使改性酚醛树脂的吸湿性减小，电绝缘性能提高。聚砜结构中的砜基与相邻的两个苯环组成高度共轭的二苯砜结构，形成了一个十分稳固、刚硬、一体化的坚强体系，使得改性树脂能吸收大量热能和辐射能而不致于主链断裂，热稳定性提高。
3、聚乙烯醇缩醛改性酚醛树脂
聚乙烯醇缩醛改性酚醛树脂，工业上应用得最多的是用聚乙烯醇缩醛改性酚醛树脂，它可提高树脂对玻璃纤维的粘结力，改善酚醛树脂的脆性，增加复合材料的力学强
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
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 ）
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。
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。
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
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； 4. 两相之间产生部分交联，形成物理或化学缠结； 5. 形成互穿网络结构（IPN）； 6. 改变加工工艺，施加强烈的力剪切作用。 六、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 答：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
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
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 ↑。
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。
聚合物共混改性原理知识点 By Jimluoyu 亚稳态是指聚合物共混在达到平衡状态之前，因动力学的原因或局部能量低处于暂时稳定的状态。 聚合物共混物（Polymer Blend）是将两种或两种以上的聚合物按适当的比例，通过共混，以得到单一聚合物无法达到的性能的材料。 聚合物共混物的研究呈现出在共混过程中对材料的相态进行控制的趋势，因为决定新材料性能的关键因素是共混物中的形态结构。 聚合物共混物的形态控制主要由热力学和动力学两方面的因素决定。 高分子—高分子共混原则： (1) 极性相匹配原则。与选择溶剂的情形类同，两相高分子材料极性相似，有助于混溶。 (2) 表面张力相近原则，这是一条胶体化学原则。因为表面张力相近，易在两种混合高分子颗粒表面接触处形成较稳定的界面层，从而提高共混稳定性。 (3) 扩散能力相近原则，这是一条分子动力学原则。已知在界面层上两相高分子链段相互渗透，扩散。若扩散能力相近，易形成浓度变化较为对称的界面扩散层，提高材料物理、力学性能。 (4) 等粘度原则，这是一条流变学原则。指两相高分子熔体或溶液粘度接近，易混合均匀混合。若粘度相差较大、易发生“软包硬”，或粒子迁移等流动分级现象，影响共混质量。 (5) 溶解度参数相近原则。这是一条热力学原则。两相高分子共混不同于高分子溶液。两相共混的目的是取长补短，升发新性能，因此并不要求两相一定达到分子级的均匀混合，而希望各相保持各自的特性，一般要求达到微米级的多相结构即可，即所谓“宏观均相，微观非均相”的分相而又不分离的状态。但是，为了混合的稳定性，为了提高力学性能，要求两相颗粒界面之间有一定的微小混溶层。溶解度参数相近有助于稳定混溶层的形成。 聚合物共混物相容性概念 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。 机械相容性（Compatibility），是指能得到具有良好物理、机械性能的共混材料时聚合物共混物之间的相容性。这时，共混时聚合物各组分间存在一定的相界面亲合力、且分散较为均匀，分散相粒子尺寸不太大。 对于非晶态高分子共混物可用溶解度参数较准确地预测其相容性，而含有结晶高分子时就有偏差。 影响聚合物共混物相容性的因素： 1、溶度参数，高分子间溶度参数越相近，其相容性越好。 2、共聚物组成，共聚物组成不同导致不同的分子间和分子内作用力，从而影响共混物的相容性。 3、极性，高分子的极性愈相近，其相容性愈好极性越大，分子间作用力越大。 4、表面张力，共混组分的表面张力愈接近，两相间的浸润、接触和扩散愈好，界面结合愈好。
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： 1、名词解释（10分） 银纹化热塑性弹性体机械共混物相逆转增容剂 答：银纹化：玻璃态聚合物在应力作用下会产生发白现象。这种现象称为应力发白现象，亦称银纹现象。应力发白的原因是由于产生了银纹，这种产生银纹的现象也叫银纹化。（2分） 热塑性弹性体：在常温下显示橡胶状弹性、在高温下能够塑化成型的一类新型高分子材料，是一类介于橡胶和塑料之间的弹性体材料，如SBS,SIS等。热塑性弹性体最大特征是具有多相结构，含有呈现橡胶状弹性的柔软相（软段）和产生表观强度的硬相，即约束相（硬段）成分，前者的玻璃化温度低于室温，后者的玻璃化温度高于室温，因此后者在室温下处于“冻结”状态，起到相当于硫化橡胶中交联点的作用。（2分）机械共混物：机械共混物是通过双辊塑炼，密炼，挤出机挤出等方式，将两种聚合物在熔融状态下进行机械混合制备的聚合物共混复合材料。（2分） 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。（2分） 增容剂：增容剂是以界面活性剂的形式分布于共混物两相界面处，使界面张力降低，增加共混组分之间的相容性和强化聚合物之间的界面粘结。（2分） 2、试说明目测法判断聚合物共混体系相容性的原理，分析其优缺点。（10分）答：原理：利用试样光学透明性的变化作为相转变的证据。（1分）所谓聚合物之间相容，从热力学的角度，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
《聚合物改性原理及工艺》复习提纲 第一章绪论（了解、理解） 1.聚合物改性的目的、意义； 答：1、改善材料的某些物理机械性能 2.改善材料的加工性能（熔体流动性、结晶性） 3、降低成本 4、赋予材料某些特殊性能、获得新材料的低成本方法 5、提高产品技术含量，增加其附加值的最适宜的途径 6、调整塑料行业产品结构、增加企业经济效益最常采用的途径 2.聚合物改性的定义、改性的方法（大分类和小分类） 通过各种化学的、物理的或二者结合的方法改变聚合物的结构，从而获得具有所希望的新的性能和用途的改性聚合物的过程. 3.化学改性（改变分子链结构）和物理改性（高次结构）的本质区别 化学改性—改变聚合物的分子链结构 物理改性—改变聚合物的聚集态结构 化学改性在制备聚合物的过程中进行； 物理改性在聚合物制备完成后进行 第二章共混改性的原理及应用（重点） 一.基本观点及原理 1.共混物和合金的区别; 共混物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。高分子合金---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、嵌段和接枝共聚物 2.共混改性的分类（干粉、熔融、溶液、乳液、釜内） 熔融共混：机械共混的方法，最具工业价值，是共混改性的重点； 干粉共混：粉料混合 溶液共混：用于基础研究领域，工业上用于涂料和黏合剂的制备； 乳液共混：共混产品以乳液的形式应用
釜内共混：两种或两种以上聚合物单体同在一个反应釜中完成其 3.共混物形态研究的重要性; 形态是由共混组分的性质、配比和共混工艺条件时间及温度等共同决定，形态又决定着共混物的性能，形态是连接性能和加工和组分配方的中间桥梁。 4.共混物形态的三种基本类型（均相体系、海-岛结构、海-海结构） 5.相容性对共混物形态结构的影响. 相容性的优劣体现：①界面结合的牢固程度②实施共混的难易③组分的分散度及均一性 在许多情况下，热力学相容性是聚合物之间均匀混合的主要推动力；良好的相容性是聚合物共混物获得良好性能的重要前提。 两种聚合物的相容性越好就越容易相互扩散而达到均匀的混合，过渡区也就宽广，相界面越模糊，相畴越小，两相之间的结合力也越大。 有两种极端情况：其一，完全不相容，链段间相互扩散的倾向极小，相界面很明显，混合较差，相之间结合力很弱，共混物性能不好。为改进共混物的性能需采取适当的工艺措施，例如采取共聚-共混的方法或加入适当的增容剂。第二,完全相容或相容性极好，这时两种聚合物可相互完全溶解而成为均相体系或相畴极小的微分散体系。一般而言，我们所需要的是两种聚合物有适中的相容性，从而制得相畴大小适宜、相之间结合力较强的具有复相结构的共混产物 6.与形态有关的要素：相容性，分散度和均一性的概念，相界面的概念和作用相容性：共混物各组分彼此互相容纳，形成宏观均匀材料的能力 分散度：指两相体系中分散相物料的破碎程度，常用分散相颗粒的大小和平均粒径来表示； 均一性：分散相物料分散的均匀程度，亦即分散相浓度的起伏大小 相界面：分散相与连续相之间的交界面，界面强度的大小对共混物性能有关键的影响，是共混研究的热点 7.相容性的概念及判断相容性的8个判据 A）溶解度参数（δ）相近原则:δ越相近的聚合物对相容性越好,只适用于非极性或低极性的聚合物 B）共同溶剂原则（试验法）:
聚合物改性考试试题题 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
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； 4. 两相之间产生部分交联，形成物理或化学缠结； 5. 形成互穿网络结构（IPN）； 6. 改变加工工艺，施加强烈的力剪切作用。 六、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 答：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和力学性能。 原因：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。 七、聚合物共混物的制备方法有那些各有什么特点10分