聚合物改性原理1

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。

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。

聚合物共混改性原理要点整理名词解释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。

1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（Tg）作为判定标准。

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。

聚合物共混改性原理及应用相容性是指不同聚合物在分子水平上能够形成均匀溶解的混合物。

相容性的实现是通过聚合物链间的相互作用力来实现的，例如氢键、范德华力、亲疏水性等。

当两种聚合物的化学结构相似，或者它们之间存在一定的亲和性时，容易形成相容的聚合物体系。

协同效应是指两种或多种聚合物在配比合适的情况下，相互作用使性能超出预期的效果。

例如，在共混聚合物中，一种聚合物的强度和另一种聚合物的韧性相结合，能够获得既强又韧的材料。

协同效应的实现主要通过共混聚合物在分子水平上的相互作用实现，例如链间的缠绕、交联和阻碍等。

1.塑料制品：将不同聚合物进行共混改性，可以获得具有良好韧性、耐热性、耐寒性和耐化学腐蚀性的塑料制品。

共混改性还可以改善塑料的可加工性和成型性。

2.纤维材料：共混改性可以改善纤维材料的抗拉强度、弹性模量、耐磨性和耐腐蚀性。

共混纤维还可以通过添加不同种类的聚合物来调节纤维的吸湿性、抗静电性和阻燃性。

3.涂料和胶粘剂：共混改性可以增加涂料和胶粘剂的附着力、硬度、耐磨性和耐候性。

共混涂料还可以通过添加不同聚合物改变颜色和光泽。

4.医疗器械和药物包装：共混改性可以提高医疗器械的生物相容性、耐溶剂性和耐腐蚀性。

共混材料还可以改善药物包装的密封性、阻光性和防潮性。

5.塑料添加剂和填料：共混改性可以通过添加不同种类的添加剂和填料，来改善塑料的性能和性质。

例如，添加抗氧剂可以提高塑料的抗老化性能，添加阻燃剂可以提高塑料的防火性能。

总之，聚合物共混改性是一种通过混合不同聚合物来改善其性能和性质的方法。

通过相容性和协同效应的作用，可以得到具有新的、优良性能的聚合物复合材料。

聚合物共混改性在塑料制品、纤维材料、涂料和胶粘剂、医疗器械和药物包装等领域有广泛的应用。

光化学接枝与辐射接枝改性聚合物的方法、原理及其应用20系房威PB02206227高分子材料在工业和现实生活中的应用日益广泛。

然而，由于许多聚合物本身所固有的性质不很理想,，从而限制了它们在一些领域中的应用。

而聚合物改性技术可以改变聚合物的本体性质或使聚合物表面获得新的性质而不影响其本体性质。

因此，聚合物的改性越来越受到人们的重视。

光化学接枝与辐射接枝是高聚物改性的重要方法。

它们在原理和实验方法上有相似之处，都是用一定波长的电磁波来引发聚合物的接枝反应，从而达到改性的目的。

它们的不同之处在于光化学接枝使用的是紫外光，而辐射接枝一般是用高能射线如γ射线来引发接枝聚合。

这一区别导致它们有各自的应用范围：由于紫外光比高能辐射对材料的穿透力差，故接枝聚合可以严格地限定在材料的表面或亚表面进行，不会损坏材料的本体性能，所以光化学接枝一般用来对聚合物进行表面改性，而辐射接枝则用来改变其本体性质。

光化学接枝的优点，除了适合于聚合物的表面改性外，还有紫外辐射的光源及设备成本低，易于连续化操作，故近年来发展较快，极具工业应用前景。

辐射接枝聚合则具有方法简单，不需要催化剂、引发剂，可在常温下反应，接枝率容易控制等特点，引起了国内外的高度重视。

1 光化学接枝的化学原理与实施方法1.1 化学原理生成表面接枝聚合物的首要条件是生成表面引发中心——表面自由基，依据产生方式的不同可分为三种方法。

含光敏基聚合物辐照分解法对于一些含光敏基（如羰基），特别是侧链含光敏基的聚合物，当UV光照射其表面时，会发生Norrish I型反应1，产生表面自由基：这些自由基能引发乙烯基单体聚合，可同时生成接枝共聚物和均聚物，自由基链转移法安息香类引发剂在UV照射下发生均裂，产生两种自由基：在单体浓度很低的条件下，两个自由基均会向聚合物表面或大分子链转移，产生表面自由基引发烯类单体聚合而生成表面接枝链，该体系缺点是小分子自由基，如（I）能引发均聚合，故表面接枝链和均聚链能同时生成。

聚合疏水改性的原理聚合疏水改性是一种通过化学手段将亲水性高的聚合物表面或内部转变为疏水性的过程。

它是通过引入疏水基团或改变聚合物链结构来实现的。

聚合疏水改性有很多应用领域，例如提高材料的耐水性、防水性、阻燃性等。

聚合疏水改性的原理包括两个方面：一是通过聚合物表面改性，使其表面具有疏水性；二是通过聚合物内部改性，使其整体具有疏水性。

在表面改性方面，常用的方法有以下几种：1. 通过表面修饰剂：将疏水基团引入聚合物表面，改变表面的亲水性质。

常用的表面修饰剂有硅油、硅烷类化合物等。

硅油可以在聚合物表面形成一层疏水膜，提高材料的耐水性。

2. 通过溶液处理：将聚合物材料浸泡在疏水性溶液中，使其表面吸附上疏水性物质。

疏水性溶液中的疏水物质可以在聚合物表面形成一层疏水层，改善材料的表面性质。

3. 通过改变聚合物结构：通过改变聚合物的组成或结构，使其表面朝向聚合物链的一侧具有更多的疏水性基团。

例如，将具有亲水基团的聚合物与疏水性基团相互作用，使亲水性基团朝向聚合物链的内部，疏水性基团暴露在表面上，从而提高材料的疏水性。

在内部改性方面，常用的方法有以下几种：1. 通过共聚合反应：在聚合物的合成过程中引入疏水性单体，与聚合物链共同聚合。

疏水性单体的引入改变了聚合物链的结构，使整个聚合物具有疏水性。

2. 通过交联反应：使用交联剂将聚合物链交联起来，形成一个网络结构。

交联剂中的疏水基团可以将聚合物链连接起来，改变聚合物的结构和性质。

3. 通过反应后处理：将聚合物材料浸泡在疏水性溶液中，使疏水性溶液中的疏水物质渗透到聚合物内部。

疏水物质与聚合物链相互作用，改变了聚合物内部的亲水性质。

聚合疏水改性的原理可以归纳为两点：一是引入疏水基团或改变聚合物链结构，使聚合物表面或内部具有疏水性；二是通过改变聚合物的亲水性或疏水性，改变材料的性质和应用范围。

聚合疏水改性可以在各种材料中应用，如聚合物、纤维素材料、金属等，具有广泛的应用前景。

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。

聚合物改性第二章共混改性基本原理共混改性是指将两种或多种不相溶的聚合物在液态或熔融状态下混合，并在适当的条件下加工成形，以获得具有新特性和性能的材料。

共混改性的基本原理是在两种或多种聚合物之间形成相容子，使它们能够相互溶解和交互作用。

这种相容子可以是物理上的相互作用，也可以是化学上的相互作用。

在共混改性的过程中，相容子的形成是关键步骤。

相容子的形成可以通过以下几种方式实现：1.极性相互作用：聚合物分子中的极性基团可以与另一种聚合物中的极性基团相互作用，从而形成相容子。

这种相互作用可以是氢键、离子键或极性键等。

2.分子间键合：两种聚合物分子可以通过化学键合形成相容子，例如共聚反应或化学交联等。

3.混合体积效应：当两种聚合物的分子量相近并具有相似的化学结构时，它们可以通过混合体积效应形成相容子。

这是由于相似的分子量和化学结构使两种聚合物的互溶性增加。

共混改性的基本原理还涉及相分离和相互作用的平衡。

在相互溶解体系中，聚合物分子之间存在相互吸引和排斥的力量。

当相互作用力足够强时，聚合物分子会相互混合形成均一的相。

而当相互作用力不足以克服排斥力时，聚合物分子会相互聚集形成分散的相。

相分离的程度与聚合物之间的亲疏水性、极性和分子量等因素有关。

共混改性的过程还受到加工温度和时间、共混物组成比例等因素的影响。

适当的加工温度和时间可以促进相容子的形成和相分离的平衡。

共混物中不同聚合物的组成比例也会影响相容性和相分离的程度。

共混改性可以使两种或多种聚合物的性能相互补充和提高，如强度、韧性、耐热性、耐化学性等。

共混改性材料在各个领域有广泛的应用，例如塑料、橡胶、涂料、粘合剂等。

总之，共混改性是将不相溶的聚合物通过形成相容子相互溶解和交互作用，从而获得具有新特性和性能的材料的过程。

它的基本原理包括相容子的形成、相分离和相互作用的平衡。

共混改性材料具有广泛的应用前景。

聚合物材料的改性与应用聚合物材料是指在聚合物基础上对其进行物理、化学或者结构上的改变，以满足特殊的性能需求。

聚合物材料具有广泛的应用领域，从日常生活中的塑料制品到高科技领域中的薄膜、纤维等都有着重要的地位。

然而，传统的聚合物材料在某些方面的性能还有待提升，如强度、耐热性、防腐性等。

因此，聚合物材料的改性与应用成为了研究的重点。

一、聚合物材料的改性聚合物材料的改性是指在聚合物基础上进行物理、化学或结构上的改变，以改善其性能。

改性的方式主要有以下几种：1.添加剂改性添加剂是指一些能够在聚合物材料中协同作用，改善其性能的化学品。

常见的添加剂包括增塑剂、稳定剂、填料等。

增塑剂可以增加聚合物的可加工性和柔韧性，稳定剂可以提高聚合物的抗氧化性、抗紫外线性等，填料可以增加聚合物的硬度和耐磨性。

2.共聚改性共聚改性是指将两种或更多的单体聚合在一起，形成聚合物混合物。

由于其中不同单体聚合时的结构不同，所以可以通过共聚来得到更好的性能。

例如，将苯乙烯与丁苯橡胶共聚，可以得到一个既有坚硬度又有韧性的ABS材料。

3.交联改性交联改性是指通过一定的化学反应，在聚合物材料中形成交联结构，使其硬度、强度、耐热性等性能得到提升。

通常采用的交联剂有过氧化物、硫化剂等。

交联改性的聚合物又称为热塑性弹性体（TPE）。

二、聚合物材料的应用聚合物材料具有轻质、耐腐蚀、高强度、绝缘性好等优点，因此在众多领域中有广泛的应用。

1.包装领域聚合物材料在包装领域中应用广泛，如塑料袋、瓶子、盒子等。

经过改性后，聚合物材料的各项性能得到提升，可以更好地保护物品，并增加包装的美观性。

2.建筑领域聚合物材料在建筑领域中应用广泛，如隔热材料、防水材料、地板材料等。

通过改性，聚合物材料可以满足建筑材料的强度、耐腐蚀性等要求，同时还具有重量轻、易加工等优点。

3.汽车领域汽车零部件中常常采用聚合物材料，如车身外壳、车门、座椅等。

聚合物材料的轻量化、材质坚韧可塑性好等特点，可以满足汽车制造中的要求。