聚合物改性-5解析
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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,HIPS1948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。
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“集聚”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C PE,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。
聚合物共混改性原理与应用5聚合物共混改性原理与应用51.化学相容性:聚合物共混改性的成功关键在于所选择的聚合物之间的化学相容性。
如果两种聚合物能够形成相互溶解的体系,即聚合物链能够相互扩散并与对方形成强的相互作用力,就可以达到物理共混,从而改变聚合物材料的性能。
2.相互作用力:共混聚合物中,不同聚合物之间的相互作用力起到了关键作用。
常见的相互作用力包括范德华力、氢键、弱键、离子相互作用等。
通过选择合适的相互作用力和控制共混聚合物中的相互作用力强度,可以实现聚合物材料的性能的调控和优化。
3.共混机理:共混聚合物的形成遵循着一定的共混机理。
常见的共混机理包括相互扩散和混合、溶解组成物实现物理相互作用、交联反应实现化学相互作用等。
在共混改性中,了解和理解聚合物共混机理对于实现想要的改性效果至关重要。
1.提高材料性能:通过将不同的聚合物共混在一起,可以使材料具备更多的优点和特性。
例如,将具有较高强度和刚性的聚合物与具有耐磨性和耐氧化性的聚合物共混,可以使材料具备优良的机械性能和耐用性。
2.改善加工性能:将具有较低熔点的聚合物和具有较高熔点的聚合物共混,可以降低材料的熔点和粘度,提高材料的流动性,从而改善材料的加工性能。
这种方法在塑料加工和合成纤维等领域中得到广泛应用。
3.调控界面性能:聚合物共混改性可以调控界面效应,从而改善材料的界面性能。
例如,在聚合物共混体系中添加亲水性或疏水性添加剂,可以改变材料的表面性质,使其具备阻燃性、防水性或亲油性等特性。
4.实现多功能化:通过将具有不同功能的聚合物共混在一起,可以实现材料的多功能化。
例如,将具有导电性的聚合物与具有光学性能的聚合物共混,可以制备出具有导光、导电和防静电等功能的材料,广泛应用于电子和光电器件中。
总之,聚合物共混改性是一种重要的材料改性方法,通过调控聚合物之间的化学和物理相互作用,可以实现材料性能的调控和优化。
在不同领域和应用中,聚合物共混改性具有广泛的研究和应用价值。
聚合物表面改性方法综述聚合物表面改性方法综述摘要:由于聚合物表面化学能低、化学惰性等因素,其使用时需要进行表面改性。
本文综述了聚合物表面改性的方法(化学处理、低温等离子处理、表面接枝处理、电晕放电处理、光化学改性和离子注入改性),并对其改性机理及应用研究进展进行了说明。
关键词:聚合物,表面,改性方法高聚物表面因表面能低、化学惰性、表面污染及存在弱边界层等原因,往往难以润湿和粘合。
因此,常常要对高聚物进行表面处理。
表面处理的目的就是改变表面化学组成,增加表面能,改善结晶形态和表面的几何性质,清除杂质或脆弱的边界层等,以提高聚合物表面的润湿性和粘结性等。
高聚物的表面改性方法有多种,如电晕、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10nm~100μm 厚的表面层的物理或化学变化,对整体性质影响较小。
高聚物表面处理后的表面层化学、物理结构发生了变化,但是由于表面层很薄,对表面层变化的表征往往比较困难,表面物理性能一般通过接触角和表面能的测试进行表征,表面的形貌可用电镜进行观察,表面化学组成可由ESCA(光电子能谱)表征。
表面处理的效果往往由材料使用的性能直接评估,例如粘接强度的提高,印刷性能的改进,染色性的改善等等。
目前,聚合物改性方法主要有:化学处理、低温等离子处理、表面接枝、电晕放电处理和热处理等方法。
本文综述了上述聚合物表面方法的研究进展。
1.化学处理化学处理是用化学试剂浸洗高聚物, 使其表面发生化学的和物理的变化。
其研究进展如下: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,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。
常用的氧化体系有:氯酸-硫酸系、高锰酸-硫酸系、无水铬酸-四氯乙烷系、铬酸-醋酸系、重铬酸-硫酸系及硫代硫酸铵-硝酸银系等,其中以后两种体系最为常用。
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一一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,HIPS1948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0s04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。
聚合物改性的目的、意义;聚合物改性的定义、改性的方法(大分类和小分类)答:改性目的及意义:①改善材料的某些物理机械性能②改善材料的加工性能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聚合物改性的定义: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改性的方法:①化学改性:a、改变聚合物的分子链结构b、接枝、嵌段共聚、互穿聚合物网络、交联、氯化、氯磺化等②物理改性:a、改变聚合物的高次结构b、共混改性、填充改性、复合材料、表面改性等1.化学改性(改变分子链结构)和物理改性(高次结构)的本质区别答:化学改性—改变聚合物分子的链结构物理改性—改变聚合物分子的聚集状态2.共混物和合金的区别答:共混(指物理共混)的产物称聚合物共混物。
高分子合金:不能简单等同于聚合物共混物,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,而且一般言,高分子合金具有较高的力学性能。
工业上称:塑料合金。
3.共混改性的分类(熔融、溶液、乳液、釜内)答:分类一:化学方法:如接枝、嵌段等;--化学改性物理方法:机械混合、溶液混合、胶乳混合、粉末混合---混合物理-化学方法---反应共混分类二: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;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:是两种或两种以上聚合物单体同在一个反应釜中完成其;聚合过程,在聚合的同时也完成了共混。
4.共混物形态研究的重要性5.共混物形态的三种基本类型(均相、海-岛、海-海)答:均相体系:一般本体聚合、溶液聚合才形成均相体系非均相体系:①海-岛结构:连续相+分散相(基体)②海-海结构:两相均连续,相互贯穿6.相容性对共混物形态结构的影响答:①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。
聚合物表面改性聚合物表面改性根据方法可以分为以下几种:化学改性、光化学改性、表面改性剂改性、力化学处理、火焰处理与热处理、偶联剂改性、辐照与等离子体表面改性。
一、化学改性化学改性是通过化学手段对聚合物表面进行改性处理,其具体方法包括化学氧化法、化学浸蚀法、化学法表面接枝等。
1.1化学氧化法是通过氧化反应改变聚合物表面活性,例如聚乙烯这种材料的表面能很低,用氧化剂处理聚乙烯,使其表面粗糙并氧化生成极性基团,从而使其表面能增高;在室温下将聚乙烯在标准铬酸洗液中浸泡1-1.5h,66-71℃条件下浸泡1-5min,80-85℃处理几秒钟,也可以达到同样效果;通过臭氧氧化处理可有效地改善聚丙烯表面的亲水性,处理前的表面接触角为97°,臭氧氧化处理后,表面接触角将达到67°。
1.2化学浸蚀法是用溶剂清洗可除去聚烯烃表面的弱边界层,例如通过用脱脂棉蘸取有机溶剂,反复擦拭聚合物表面多次等1.3聚合物表面接枝,是通过在表面生长出一层新的有特殊性能的接枝聚合物层,从而达到显著的表面改性效果。
二、光化学改性光化学改性主要包括光照射反应、光接枝反应。
2.1光照射反应是利用可见光或紫外光直接照射聚合物表面引起化学反应,如链裂解、交联和氧化等,从而提高了表面张力。
如用波长184nm的紫外线在大气中照射聚乙烯能使表面发生交联,粘接的搭接剪切强度提高到15.4Mpa。
2.2光接枝反应就是利用紫外光引发单体在聚合物表面进行的接枝反应,该技术尤其适用于聚合物的表面改性,这是因为紫外线能量低,条件温和,只是在聚合物表面引发接枝聚合反应,很难影响到聚合物本体。
例如对于一些含光敏基(如羰基),特别是侧链含光敏基的聚合物,当紫外线光照射其表面时,会发生反应,产生表面自由基。
三、表面改性剂改性采用将聚合物表面改性剂与聚合物共混的方式是一种简单的改性办法,它只需要在成型加工前将改性剂混到聚合物中,加工成型后,改性剂分子迁移到聚合物材料的表面,从而达到改善聚合物表面性能的目的。
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。
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,HIPS1948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。
气相色谱 hp-5气相色谱(Gas Chromatography, GC)是一种分离和分析化合物的常用技术。
在气相色谱中,样品通过气相载气流动,在固定相上发生吸附和解析作用,通过不同化合物在固定相上的相互作用差异,实现了化合物的分离和定量分析。
HP-5,又称为DB-5,是一种常见的气相色谱固定相。
它是使用5%酚醛亚胺聚合物作为固定相,乙二醇适度改性的硅胶作为载气等组成。
HP-5固定相适用范围广泛,可用于分离和检测各种化合物,特别是具有中等极性和非极性特性的化合物。
HP-5的耐热温度范围一般在0°C至350°C之间,具有较好的热稳定性和化学稳定性。
在气相色谱中使用HP-5固定相需要注意以下几个方面:1.样品前处理:对于液态样品,可以直接注入进气相色谱仪;对于固态样品,需要进行挥发或提取处理,以获得气态样品。
样品的前处理方式会影响到分析结果的准确性和灵敏度。
2.色谱条件设置:选择合适的载气和气相流速,以实现合理的保留时间和分离效果。
通常使用的载气有氢气、氦气和氮气等。
气相流速的选择会影响到分离效果和分析时间,需要根据具体实验要求进行调整。
3.柱温控制:HP-5固定相的耐热温度较高,可以进行高温分析。
但需要根据样品的性质和分析要求设置合适的柱温。
过高的柱温会导致样品的分解或降解,影响结果的准确性。
4.检测器选择:气相色谱常见的检测器有火焰离子化检测器(FID)、电子捕获检测器(ECD)、氮磷检测器(NPD)等。
检测器的选择需要根据样品的性质和分析要求确定,以获得较好的检测灵敏度和选择性。
HP-5固定相在许多领域都有广泛的应用。
例如,在食品安全检测中,可以使用HP-5固定相对食品中的农药残留物进行定性和定量分析;在环境监测中,可以使用HP-5固定相对水样、土壤和大气中的挥发性有机物进行监测;在药物分析中,可以使用HP-5固定相对药物中的各种成分进行分离和定量分析。
总之,HP-5作为一种常用的气相色谱固定相,在分离和定量分析化合物方面具有广泛的应用价值。