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。
5、结晶能力，高分子结晶能力愈大，分子间内聚力愈大，共混组分的结晶能力愈相近，其相容性愈好。
6、粘度，高分子的粘度愈相近，其相容性愈好。
7、分子量，减小分子量，可增大相互作用参数即增加相容性；增加分子量，体系粘度增大，也不利于相容的动力学过程进行。
聚合物共混物相容性的判据和测定方法：
1、目测法（浊度法）：一种稳定的均相混合物，通过改变它的温度、压力或组成，都能实现由透明到混浊的转变。浊点相当于这一转变点，也就是相分离开始点。
这种方法的优点是实验仪器和实验过程较为简单。但在机理上也存在着一定的缺陷，如果出现以下情况，即使共混物中各相分离，其试样也是光学透明的：（1）共混物中各相的折光指数相近；（2）共混物中各相的粒子尺寸远小于可见光的波长；（3）试样太薄；（4）共混物的分散相的含量太小。同时，人的视觉差异等因素也会影响测试结果。
2、玻璃化转变法：不相容的两组分，共混物呈现两个未发生变化的Tg，不同相容性的共混物，测得的Tg有不同程度的偏移。
若两种聚合物组分相容，共混物为均相体系，就只有一个玻璃化温度，此玻璃化温度决定于两组分的玻璃化温度和体积分数；若两组分完全不相容，形成界面明显的两相结构，就有两个玻璃化温度，分别等于两组分的玻璃化温度；部分相容的体系介于上述两种极限情况之间。用玻璃化温度来评定共混体系的相容性是一个常用的比较成熟的方法，但应注意以下几点：（1）两聚合物组分的玻璃化温度相差不到20℃，则各种测定玻璃化温度的方法的分辨本领都很差。例如，DSC检测玻璃化温度差小于30℃的体系就包含了很大的不确定性。
（2）若两组分浓度相差太大，以上测试方法对检测微量组分的灵敏度较差。例如，用DSC 法测试时，试样量少，信噪比较低，若组分浓度差大，则检测不出少组分的玻璃化温度。3. 光学显微镜法利用光的散射、透射及干涉等来推断两相结构。
优点：光学显微镜法（形态法）一直就应用于共混物的相行为研究中，
主要原因是该方法直观性好、简单易行。
缺点：从光学显微镜法（形态法）的实验过程来看，各个环节的干扰因素
较多，观察到的微观结构尺寸较大，观察到的形态变化不连续，这
些都限制了本方法的更深入的应用。
4. 电子显微镜法电子显微镜主要指透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）。
它们是利用电子束射线与物质的相互作用来对物质的组成和表面形貌进行观察。透射电子显微镜（TEM）是利用透过试样的电子成像的。由于电子射线的穿透能力很弱，要求试样的厚度。这可由超薄切片和冷冻切片来实现。制备聚合物共混物超薄片试样的主要方法有复制法和超薄切片法。
聚合物共混物显微学研究的首要任务是在感兴趣的相间获得足够的反差。由于不同的相在折光指数、化学组成或切割特性上的差别，这种反差有时会自然产生。然而绝大多数情况下，这种反差需要通过染色、蚀刻或抽提加以强化。
四氧化锇（OsO4）：OsO4主要用于染色具有不饱和双键的橡胶，与双键反应形成锇酸酯
四氧化钌(RuO4) ：RuO4是一种强氧化剂，可与含有醚键、醇基、芳香基或胺基的聚合物反应
扫描电子显微法（SEM）是用细聚焦电子束在试样上逐点扫描，激发产生能够反映试样表面某种特征的物理信息来调制成象的。扫描电镜可以直接观察大块试样具有介于光学显微镜和
透射电子显微镜之间的性能。其在许多方面已经取代复制法而成为考察聚合物表面的一个标准方法。此法制样不需要切片。先将试样表面进行适当的处理，如磨平、抛光等，试样用真空法涂上一层20nm的金或其他适用的金属薄层，以防止在电子束中带电。这种方法避免了复制法中常常遇到的复制技术上的困难。常用于粗略地确定粒子尺寸分布和粘结状况。
5. 原子力显微镜（AFM）
是一个对力非常敏感的微悬臂，其尖端有一个微小的探针，当探针轻微地接触样品表面时，由于探针尖端的原子与样品表面的原子之间产生极其微弱的相互作用力而使微悬臂弯曲，将微悬臂弯曲的形变信号转换成光电信号并进行放大，就可以得到原子之间力的微弱变化的信号。原子力显微镜具有原子级的分辨率。
6. 散射法
包括可见光散射、小角－X光散射和小角中子散射。利用体系对不同波长的辐射的散射，测定体系内部某种水平上的不均匀性，以此推断的混容性和分散程度。
检测方法可检尺度广角x－射线衍射0.1～2nm
小角x－射线衍射（SAXS）2～100nm 透射电镜（TEM）0.2～10000nm
小角光散射（SALS）0.02～100μm（>20nm）
扫描电镜（SEM）10～1000nm
光学显微镜1～10000μm
小角中子散射（SANS）5～50nm
常见Tg测定方法：
1、动态力学法（DMA)
扭摆仪、振簧仪、粘弹仪等都能用来测试聚合物的动态力学性能，一般是于一定的温度范围内，在较小的振幅下测定试样的模量和损耗正切（tgδ）随温度的变化的情况。模量包括恢复模量和损耗模量。在玻璃化温度附近的变化发生转折，损耗模量及损耗正切tgδ出现极大值。因此可根据、和tgδ随温度而变化的情况测得相应的玻璃化温度Tg。
2、示差扫描量热法(DSC)
DSC法所用试样量很少，测量快，灵敏度较高，所以使用极广泛。
3、介电松弛法
聚合物共混物形态学的主要课题之一就是研究共混物中的相结构，包括形态类型、区域结构、尺寸形状、网络结构、结晶形态、界面等内容
聚合物的形态结构是决定其基本性能的最基本的因素之一
聚合物共混物形态结构的基本类型：
1. 单相连续结构：指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，另一相分散在连续相中。
2. 相互贯穿的两相连续结构：两组分构成连续相。
3. 两相互锁或交错结构：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排列，难以区分连续相和分散相。
结晶/非晶体系形态结构：晶粒分散在非晶区中；球晶分散在非晶区中；非晶态分散在球晶中；非晶态聚集成较大的相区分散在球晶中。
结晶/结晶体系形态结构：两种晶粒分散在非晶区；球晶和晶粒分散在非晶区；分别生成两种不同的球晶；共同生成混合型球晶。
嵌段聚合物相分离形态：球状微区；棒状微区；交错层状微区。
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。
对两种聚合物都是结晶性的，或者其中之一为结晶性的，另一种为非结晶性的情况，上述原则也同样适用。所不同的是，对结晶聚合物的情况尚需考虑共混后结晶形态和结晶度的改变。
不同制备方法制备的共混物的形态:
1 机械共混物:
?将两种聚合物在熔融状态下进行机械混合制备
?特点是简单方便，操作容易
?缺陷：一是由于聚合物的熔体粘度通常较高，因此机械共混往往会出现分散不均
匀的现象，导致分散相粒子较大
二是机械共混多是物理共混，两相之间仅以较弱的范德华力结合，导致改性效果不明显
2 接枝共聚物:
?解决了机械共混因橡胶加入量过多而导致共混体系的强度和模量降低过多，丧失刚
性
?典型代表是接枝共聚生产的HIPS和ABS
聚苯乙烯系列聚合物的共混改性:
?PS特点：具有出色的电绝缘性、透明性、着色性、加工流动性，良好的耐水性、耐
光性、无毒、耐化学腐蚀、较好的刚性、一定的力学强度
?缺点：性脆、冲击强度低、耐环境应力开裂性和耐热性差
?改性目标：提高抗冲性能。耐热性、耐环境应力开裂性和阻燃性，同时保持其透明
性、耐候性和表面光泽度。
机械共混法生产HIPS:
将SBR／PS(15／85)通过双辊筒混炼机(150℃左右，约20min)或密炼机(为防止氧化可充入氮气)共混，抗冲击PS的冲击强度大于25KJ／m2，挠曲强度高于60MPa，维卡软化温度超过80℃。
与PS共混时，SBR等橡胶的用量一般控制在10一15％左右，此时冲击强度可提高两倍以上。若要进一步改善PS的韧性，则需使用超过体积含量25%的橡胶，但共混物的综合性能下降。
溶液接枝共聚HIPS:
将橡胶(PB，加入量为5－10%)溶于苯乙烯(St)溶液中，在引发剂如过氧化苯甲酰或是偶氮异丁腈(AIBN)等的作用下，有如下一些反应步骤。
(1) 引发剂自由基(Ⅰ·)与PB链作用，产生PB大分子自由基
(2) PB大分子自由基(A)和(B)进一步引发苯乙烯单体形成PS支链。
(3) 引发剂直接引发单体，得到均聚PS自由基，进行均聚，生成PS。
(4) 接枝PS自由基间两两结合终止或与均聚PS自由基结合终止，生成接枝共聚物。
(5) 接枝PS自由基以及PB自由基还可能导致PB链交联。
HIPS在聚合过程中的形态演化:
?在反应初期，PB溶解在苯乙烯溶液中，当苯乙烯转化率达到1%－2%时，PB与PS
就会发生相分离，PS与St的溶液为分散相，分布在PB与St的溶液中，界面处形成少量的接枝共聚物；
?苯乙烯转化率提高到一定程度(9%－12%)，这时就会发生相逆转(phase inversion)，PS
溶液就由分散相转变为连续相，而PB溶液则由连续相转变为分散相
?然后，连续相(PS溶液)内的苯乙烯单体继续聚合，而在分散相(PB溶液)内，苯乙烯
单体的含量仍然很高，它也将连续聚合，由于接枝共聚物的阻碍作用，从而导致在分散相内形成了以橡胶网络分割的包藏有PS的特殊结构，即胞状结构(Cellular structure)
?胞状结构是HIPS具有高抗冲击韧性的重要原因，很好地实现相反转是获得分散相
为胞状结构形态的关键
?影响HIPS性能的因素很多，如胞状橡胶分散相的体积分数、尺寸、分布、分散相内
PS的包藏量、接枝程度、橡胶交联程度、PS基体的性质以及PS支链的分子量及其分布等等都与HIPS的性能直接相关，而HIPS的形态结构又与聚合反应条件(如引发剂的种类、浓度、反应温度等)直接相关
商品化ABS:
是由苯乙烯－丙烯腈的无规共聚物(SAN)及其和橡胶的接枝共聚物构成，橡胶通常为聚丁二烯(PB)、丁腈橡胶(NBR)或丁苯橡胶(SBR)等。ABS树脂是目前产量最大，应用最广泛的聚合物共混物。它将PS、PBR和PAN的各种性能有机地统一起来，不仅具有韧、硬、刚相均衡的优良力学性能，而且具有较好的耐化学药品性、尺寸稳定性、表面光泽度、耐低温特性、着色性能和加工流动性等优点，是一种很重要的工程塑料。
ABS的制备方法
1、机械共混法：
主要包括三个步骤：丁腈胶乳的制备、AS树脂乳液的制备、上述两组分的共混。
2、接枝聚合法：
以顺丁橡胶为接枝骨架，经过复杂的共聚合反应和步骤，将苯乙烯、丙烯腈接枝的方法。包括乳液聚合、本体－悬浮聚合。
3、接枝共混法：
先通过聚合制备高橡胶含量的接枝ABS粒子，再与所需量的SAN共混制备ABS产品。实际工业化生产常采用此法。
制备ABS乳液法、本体-悬浮法和接枝共混法的异同：
区别：橡胶粒子的形状和内部结构不一样。本体-悬浮法：橡胶粒子一般为球形，包容物较多；粒径大，尺寸分布不易控制；杂质少，成本低。乳液法：球形粒子，包容物少，包容物直径小；粒径尺寸分布易控制，须洗涤引发剂中的金属离子。接枝共混法：橡胶粒子为不规则形状。
MBS
一种高效的热塑性弹性体增韧剂，其最大优点是除了具有高增韧效果外还具有高度的透明性。具有核(SB)一壳(M)型结构
3 嵌段共聚物
?活性阴离子聚合法
逐步加料法
R－Li + S → RS……S- Li⊕→ RS……SB……B- Li⊕→ RS……SB……BS……S- Li⊕
偶合法
2SSS……SSSBBB……BBB- + XRX → SS……SBB…BRBB……BBS……SS
两步加料法(采用双官能团引发剂)
?特点：
一是制备的共聚物有均一的分子量，
二是能按指定的构造，即以指定的分子设计方式将不同的嵌段连接起来，不但可制备二嵌段、三嵌段共聚物，还可合成多臂星形嵌段共聚物，充分表明了这种方法在实行高分子设计－合成指定结构的高分子方面的巨大潜力。
局限性：可利用的单体品种有限，有些单体由于自身结构的原因不能形成活性阴离子，或者是由于副反应太多不能得到分子量均一的活性链，目前已发现的能进行活性阴离子聚合的单体数目还很少。
热塑性弹性体SBS、SIS等是这类嵌段共聚物的典型代表，其最大特点是它们实现了高弹性、强度和热塑性的完美结合。分子结构中，中间嵌段是Tg较低的弹性软段B或I，两边是Tg 较高的短的硬段S。表现出高的弹性和热塑性。PS与PI或PS与PB嵌段链间产生相分离形成物理交联网络。
SBS:苯乙烯相区结构对丁二烯橡胶嵌段起着物理交联点的作用，从而使整个体系形成了弹性链网络，因而使SBS具有高弹性。同时苯乙烯相区在SBS中又可起到增强的作用，使其具有较高的强度。一旦苯乙烯相区被破坏，则物理交联弹性网络结构也被破坏，因此升温到较高温度时，又可以发生流动，表现出热塑性。
4互穿聚合物网络(IPN)
是由两种或两种以上聚合物通过分子链网络的相互贯穿缠结并以化学键合方式各自交联而形成的一种网络状聚合物共混物。
其组分聚合物之间通常不存在化学键，因而不同于接枝或嵌段共聚物；同时IPN的组分聚合物之间存在交联网络(包括化学交联和物理交联)的相互贯穿、缠结，因而又不同于机械共混物。
特点：
1、两种聚合物分子链各自形成独立的交联网络，均为连续相；
2、相区的尺寸很小，在10～100nm，远小于可见光的波长，通常呈透明状；
这种相结构使得两相的玻璃化转变区发生偏移并变得很宽，其动态力学阻尼峰既大又宽，因而IPN可用作阻尼材料，在很宽的温度范围内具有消音和吸震的功能。
IPN的分类：
?分步IPN(顺序IPN)(Sequential IPN，简称SIPN) ：是先合成交联的聚合物1，再利用
含有引发剂和交联剂的单体2使之溶胀，然后使单体2就地聚合而制得。
?同步IPN(Simultaneous IPN，简称SIN) :是把两种单体和它们各自的交联剂混合成共
有溶液，然后互不干扰地同时进行逐步聚合和链锁聚合。
?互穿弹性体网络(Interpenetrating Elastomeric Networks，简称IEN): 两种线形聚合
物胶乳混合和共凝结，使两个组分同时交联。
?梯度IPN(Gradient IPN，简称GIPN)
?胶乳IPN （LIPN）具有不同的制备路线，其相区的大小主要取决于起始胶乳粒子的
大小。其形态的最大特征是具有壳一核结构，聚合物(II)构成连续性较大的相，成为壳，聚合物(I)成为核。一般来讲，相区较粗大。
?半互穿聚合物网络(semi-IPN)
?热塑性IPN(Thermoplastic IPN)是一种物理交联互穿聚合物网络。虽然也可用化学
法制备，但更多的是采用熔融状态下的机械共混(包括反应性共混)获得，其高温行为类似于热塑性塑料，可熔融加工，室温下可通过玻璃态微区、离子微区或结晶微区形成物理交联网络并形成网络互穿，是近年来IPN材料开发的热点之一。
IPN的形态特征
?胞状结构IPN在制备过程中，由于两种组分发生的相分离而导致生成的结构中形
成了以聚合物(I)为胞壁，聚合物(II)为胞体的“细胞”状结构。
?界面互穿
IPN的相界面通常较模糊，表明在相界面处存在着分子链网络的互穿。
?双相连续
IPN中的交联网络互穿和缠结限制了组分聚合物之间的相分离，因而具有强迫互容作用。如果两组分具有一定的热力学相容性，那么在体系中就存在一定程度的互容，而且存在一定的网络互穿，加之界面互穿形成良好的相间结合，从而导致两相都具有连续性。
影响IPN形态的因素
两种聚合物组分间的相容性越大，IPN的相区尺寸越小。
随着聚合物(I)交联密度的增加，相区尺寸减小。
制备方法和组成比。
界面层的形成：第一步是两相之间的相互接触；第二步是两种聚合物大分子链段之间的相互扩散。
?由于具有热力学混溶性的两种聚合物是完全互溶的，两种大分子链段强烈相互扩散，
在强大的机械剪切力作用下，彼此结合成为一种物质，这时已无相的界面存在，形成单相匀一状态。
?聚合物的大分子链段相互扩散能力差，仅仅进行接触表面的扩散，此时界面比较明
显。
?在界面上形成过渡层，大分子链段相互扩散，彼此可以进入对方内部一定范围，形
成在两者界面上一定厚度范围内同时存在两种大分子链段，通常把这一定的厚度范围称为过渡层。
界面层的厚度主要取决于两种聚合物的界面相容性，此外还与大分子链段的尺寸、组成以及相分离条件有关。随着聚合物的相容性（溶解度参数、表面张力相近）增加，扩散程度增大，相界面越来越模糊，界面层厚度越来越大，两相的黏合力增大。完全相容的聚合物最终形成均相，相界面消失。
界面层的结构组成和独立相区的差别：
①两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。
相界面效应
?力的传递效应
当材料受到外力作用时，作用于连续相的外力会通过相界面传递给分散相；分散相颗粒受力后发生变形，又会通过界面将力传递给连续相。为实现力的传递，要求两相之间具有良好的界面结合。
?光学效应
制备具有特殊光学性能的材料。如将PS与PMMA共混，可以制备具有珍珠光泽的材料。
?诱导效应
诱导结晶，可形成微小的晶体，避免形成大的球晶，对提高材料的性能具有重要作用。
?声学、电学、热学效应等
常见的改善界面相容性的方法：
?通过共聚改变某聚合物的极性；
?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；
?在某聚合物上引入特殊作用基团；
?加入第三组分进行增容；
?两相之间产生部分交联，形成物理或化学缠结；
?形成互穿网络结构（IPN）；
?改变加工工艺，施加强烈的力剪切作用等。
增容剂就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。作用：提高共混的分散度，使分散相颗粒细微化和均匀分布；加强共混物两相间的粘合力，使不同相区间能更好地传递所受的应力，使呈热力学不相容的共混物成为工艺相容的共混物。基本条件：能与共混物的两个相均有良好的相容性和粘合力；能降低表面自由能，在混合过程中具有良好的分散能力。
非反应型增容剂的作用原理：
嵌段共聚物和接技共聚物都属于非反应型增容剂(又称亲和型增容剂)。如在聚合物A(P A)和聚合物B(P B)不相容共混体系中，加入A—b—B(A与B的嵌段共聚物)或A—g—B(A与B的接枝共聚物)，依靠在其大分子结构中同时含有与共混物组分P A及P b相同的或共溶作用强的聚合物链，因而可在PA及PB两相界面处起到“乳化作用”或“偶联作用”，使两者的相容性得以改善。
其增容作用可以概括为：
① 降低两相之间界面能；② 在聚合物共混过程中促进相的分散；
③ 阻止分散相的凝聚；④ 强化相间粘结。
反应型增容剂的作用原理：
这类增容剂与共混的聚合物组分之间形成了新的化学键，所以可称之为化学增容。它属于—种强迫性增容。特别适用于那些相容性很差且带有易反应官能团的聚合物之间共混的增容。例如：采用羧化PE或乙烯一甲基丙烯酸无规共聚物P(E—C0—MAA)]作为PE／PA共混物增容剂。
改善橡胶－塑料共混体系的界面的方法：
?采用物理方法提高橡胶共混物体系的界面作用力。通常是将预制的弹性体嵌段共聚
物（通常是苯乙烯作为硬段，二烯烃作为软段）与树脂基体（如PS、PPO）共混；
或者让橡胶相与树脂基体之间发生化学偶联作用。
?采用核—壳结构的增韧剂。一般以橡胶为核，外面包裹能与基体聚合物作用的聚合
物。
?互穿网络（IPN）是由两种或两种以上的交联网状聚合物相互贯穿、编结而形成的聚
合物混合物，其特点是一种材料无规则地贯穿到另一种材料中，使得IPN体系中两组分之间产生了协同效应，起着“强迫包容”作用，从而产生出比一般共混物更加优异的性能。
聚合物共混物的制备方法：
1、简单机械混合:它是在共混过程中，直接将两种聚合物进行混合，聚合物均是完全相容体系，物料的混合过程通常依靠扩散、对流和剪切三种作用完成，通常只有物理变化，包括干粉共混发、熔体共混法、溶液共混法和乳液共混法。
2、反应性共混技术：混炼过程中同时伴随一种或多种聚合物的化学反应，最终导致聚合物之间产生化学键接，包括反应性密炼和反应性挤出。
3、共聚-共混法:首先制备一种聚合物，然后将其溶于另一种聚合物的单体中，形成均匀溶液后引发单体与原先的聚合物发生接枝共聚，同时单体还会发生均聚作用。
4、IPN技术：每种聚合物必须在另一种聚合物直接存在下进行聚合或交联或者既聚合又交联。
物理共混法分类(简单机械混合)：
?干粉共混法将两种或两种以上品种不同的细粉状聚合物在各种通用的塑料混合设
备中加以混合，形成各组分均匀分散的粉状聚合物混合物的方法称为干粉共混法。
优点：设备简单，操作容易。
缺点：1、所用聚合物原料必须呈细粉状；
2、干粉混合时，聚合物料温度低于它们的粘流温度(＜T f)，物料不易流动，
混合分散效果差。
?熔体共混法又称为熔融共混，此法系将共混所用的聚合物组分在它们的粘流温度
以上(＞T f)用混炼设备制取均匀聚合物共混物，然后再冷却，粉碎(或造粒)的方法。
?溶液共混法将各原料聚合物组分加入共同溶剂中(或将原料聚合物组分分别溶解、
再混合)搅拌溶解混合均匀，然后加热蒸出溶剂或加入非溶剂共沉淀获得聚合物共混物。
?乳液共混法乳胶共混法的基本操作是将不同的聚合物乳液一起搅拌混合均匀后，
加入凝聚剂使异种聚合物共沉析以形成聚合物共混体系。
反应性共混技术：
指两种或多种聚合物在混炼的过程中同时伴随着其中一种或多种聚合物上有化学反应的产生，而这种反应最终的结果是在聚合物与聚合物之间产生化学键接。
反应性密炼
动态硫化技术：指在混炼过程中共混物的化学反应主要是橡胶组分的交联反应，橡胶组分成为分散相，塑料相成为连续相。动态硫化可使橡胶产生部分或全部交联的结构，赋予共混物良好的物理机械性能如兼具弹性和高强高模，具有良好的耐候性、耐老化性、耐化学腐蚀性。
反应性挤出(Reactive extrusion，REX)
指在聚合物和可聚合单体的连续挤出过程中完成一系列化学反应的操作过程。反应物的物理形态必须适合于挤出加工。
热塑性弹性体(TPE)：常温下具有橡胶的弹性，高温下具有可塑化成型的一类弹性体，结构特征是硬段形成物理交联点，使软段形成交联网络。
?从制备工艺上，热塑性弹性体可分为两大类：一类是合成共聚物；另一类是弹性体
和塑料的共混物。
?同合成型相比，共混型TPE 具有制造工艺简单，原料来源广，结构和性能可灵活设
计及其产业化速度快等特点。
?共混型TPE 是橡胶和塑料两种组分在高温和高剪切速率的机械共混条件下制备而
成的。在机械共混条件下，橡胶组分在动态硫化的同时又被充分地剪切成微小的颗粒。实质上，这一过程为反应性共混。在机械作用下，橡胶被均匀地分散于塑料组分之中，最后制成以橡胶组分为分散相，塑料组分为连续相的共混体系。
聚烯烃热塑性弹性体:
?聚烯烃热塑性弹性体由橡胶和聚烯烃树脂构成，采用机械共混法和动态部分硫化法
制备的聚烯烃热塑性弹性体称为TPO，采用动态全硫化法制备的聚烯烃热塑性弹性体称为TPV 。
?TPO 和TPV 的橡胶组分主要为EPDM 、NBR 和IIR ，聚烯烃树脂组分主要为PP 和
PE。
?橡胶组分质量分数为0.2～0.3 的机械共混型TPO 一般用于汽车保险杠及家用电器
配件等。橡胶组分质量分数为0.6～0.7 的动态部分硫化型TPO 和TPV 的耐动态疲劳性能优异，耐磨、耐臭氧老化及耐候性能好，撕裂强度高，压缩变形小，制品的综合性能优于同类橡胶制品。目前，TPO 和TPV 在汽车配件上的用量占总产量的
75 %以上。
共混物的性能与其组分性能的关系取决于共混物的形态结构，即两相之间的结合力大小、界面层的结构、界面层的厚度、两相的连续性、分散相的相区尺寸、分散相粒子的形状等。玻璃态聚合物大形变时的形变机理包含两种可能的过程：
?剪切形变过程。剪切过程包括弥散型的剪切屈服形变和形成局部剪切带两种情况。
剪切形变只是使物体形状改变，分子间的内聚能和物体的密度基本上不受影响。
剪切带的形成有两个主要原因，其一是出于聚合物的应变软化作用；其二是由于结构上的缺陷或其他原因所造成的局部应力集中。事实上，剪切带的形成是一种局部应变现象。影响因素：1、外力超过屈服应力，2、聚合物的应力软化作用，
3、结构上的缺陷或其它的原因造成的应力集中。
?银纹化过程。银纹化过程则使物体的密度大大下降。这两种机理各自所占的比重与
聚合物结构及实验条件有关。玻璃态聚合物在应力作用下会产生应力发白，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。银纹化的直接原因也是由于结构的缺陷或结构的不均匀性而造成的应力集中。
银纹可进一步发展成裂纹，所以它常常是聚合物破裂的开端。但是，形成银纹要消耗大量能量，因此，如果银纹能被适当地终止而不致发展成裂纹，那么它反而可延迟聚合物的破裂，提高聚合物的韧性。
影响银纹化的因素：
(a) 分子量的影响
?分子量的大小对银纹的引发速率基本上无影响；
?对银纹强度影响甚大，分子量高时银纹强度大，不易破裂成裂纹；
?银纹的形态亦受分子量的影响。
(b) 分子取向的影响
?分子取向后，在平行于取向方向施加应力时，银纹化受到抑制，银纹不易产生，有
也密而细短；
?而在垂直于取向方向施加应力时，则易于产生银纹，且少而粗长；
?引发银纹的应力和取向方向与应力方向之间的夹角有关，在0～90o之间，此夹角越
大，则引发应力越小，越易形成银纹。
?银纹的形态亦与取向有关，平行于取向方向的应力产生大量细而短的银纹，垂直于
取问方向的应力产生少量长而粗的银纹。
(c) 环境的影响
局部应变即试样产生不均匀应变的现象。聚合物冷拉时细颈的形成即是局部应变的一种表现。产生剪切带和银纹化是局部应变的两种主要机理。
局部应变有两种原因：第一种原因是纯几何的原因：这种纯几何的原因仅在一定的负荷条件下才会产生局部应变。局部应变的第二个原因是应变软化（应变软化就是材料对应变的阻力随应变的增加而减小）：第一，必须存在某种结构上的缺陷或结构上的不均匀性从而产生应力集中，造成应变的不均匀性；第二，必须存在应变软化现象。
银纹和剪切带的相互作用有以下三种可能的方式：
?银纹遇上己存在的剪切带而得以愈合、终止。这是由于剪切带内大分子高度取向从
而限制了银纹的发展；
?在应力高度集中的银纹尖端引发新的剪切带，新产生的剪切带反过来又终止银纹的
发展；
?剪切带使银纹的引发及增长速率下降并改变银纹动力学的模式。
影响形变的因素：
(a) 基体性质
聚合物共混物屈服形变时，银纹和剪切形变两种成分的比例在很大程度上取决于连续相基体的性质。一般而言，连续相的韧性越大，则剪切成分所占的比例越大。
(b) 应力的影响
?形变中银纹成分的比例随应力和形变速率的增加而增加；
?形变速率的影响与应力大小的影响相似。大多数情况下，增加形变速率会使银纹成
分的比例提高；
?应力性质的影响更大。由于银纹化伴随着体积的增加，所以压应力抑制银纹，张应
力则促进银纹的生成。例如，应力为张应力时，HIPS的屈服形变主要是银纹化，当应力为压应力时则主要为剪切带。
(c) 大分子取向的影响
大分子取向常常减小银纹成分的比例。例如橡胶增韧塑料，拉伸时基体大分子取向，橡胶颗粒会变成椭球状，结果应力集中因子减小。取向的结果使剪切成分的比例增加而银纹化成分的比例下降。
(d) 橡胶含量的影响
橡胶含量增加时，橡胶颗粒的数目增多，银纹引发中心增加，但是由于橡胶颗粒之间的距离减小，银纹终止速率也相应提高。这两种作用基本抵消。这时银纹化速率的增加主要是应力集中因子增加的缘故。同样，剪切形变速率也有提高，但是银纹速率增加的更快些，所以总的结果是橡胶含量增加时银纹化所占的比例提高。
橡胶的增韧机理：
①能量的直接吸收理论
②次级转变温度理论
③屈服膨胀理论
④裂纹核心理论
⑤银纹－剪切带理论增韧的主要原因是银纹或剪切带的大量产生和银纹与剪切带的相互作用。
实验事实：
HIPS等增韧塑料，基体韧性较小，屈服形变基本上是银纹化的结果，所以有明显的应力发白现象。由于银纹化伴随体积的增加，而横向尺寸基本不变，所以拉伸时无细颈出现。基体韧性很大的增韧塑料，如增韧PVC，屈服形变主要是剪切带造成的，所以在屈服形变过程中有细颈而无明显的应力发白现象。对于中间情况，例如HIPS／PPO共混物，银纹和剪切带都占相当的比例，所以细颈及应力发白现象同时产生。
橡胶颗粒大小有一最适宜的尺寸。这是由于橡胶颗粒太小时起不到终止银纹的作用，使冲击强度下降。橡胶颗粒太大时，虽终止银纹的效果较好，但这时橡胶相与连续相的接触面积下
降过多，诱导银纹的数目减少，结果也使冲击强度减小。所以存在粒径的最佳值。
影响橡胶增韧聚合物的因素：
1、树脂基体特性：增加分子量可提高冲击强度，而增加低分子量组分使冲击强度大幅度下降；在其它条件形同时，基体的韧性越大，制品的冲击强度越高。
2、橡胶相：橡胶含量增加时，银纹的引发、支化及终止速率亦增加，冲击强度随之提高；橡胶粒径小于临界尺寸时，增韧效果不明显，反之冲击强度成倍提高；粒径分布、粒子间距、玻璃化温度、相容性、胶粒内树脂含量和交联度。
3、橡胶相与基体树脂间的粘合力。
影响橡胶增韧塑料冲击强度的因素：
（1）树脂基体特性的影响
增加分子量可提高冲击强度，而增加低分子量级分使冲击强度大幅度下降。
其它条件相同时，基体的韧性越大，制品的冲击强度越高。
（2）橡胶相的影响
橡胶含量增加时，银纹的引发、支化及终止速率亦增加，冲击强度随之提高。
不同的品种，橡胶粒径的最佳值不同，取决于基体树脂的特性。存在着一临界的橡胶粒子尺寸，当实际尺寸小于此临界尺寸时，几乎没有明显的增韧效果，反之则冲击强度会成倍地提高。基体树脂的韧性越好，橡胶的临界尺寸也越小。橡胶粒子粒径的分布亦有很大影响，将大小不同的粒子以适当比例混合起来的效果较好。在橡胶增韧塑料中，大粒径的橡胶颗粒对诱发银纹有利，小粒径颗粒对诱发剪切带较为有利。因此在ABS中，采用大小不同的颗粒以适当比例混合的效果较好。
橡胶相的玻璃化温度T g越低，增韧效果越好。
橡胶与基体树脂相容性太好或太差都不好。相容性太差时，两相粘合力不足；相容性太好时，橡胶颗粒太小，甚至形成均相体系，也不会产生很好的增韧效果。（例如：当橡胶中丙烯腈AN的含量为零时，即为聚丁二烯时，由于PVC与聚丁二烯完全不相容，冲击强度很低。当AN含量增加时，PVC与NBR的相容性增加，冲击强度提高，但有一极大值。）橡胶颗粒内树脂包容物使橡胶相的有效体积增加，因而可在橡胶的重量含量较低的情况下(—般为6～8％)达到较高的冲击强度。
橡胶的交联程度也有一最适宜的范围。交联程度过大，橡胶相模量过高，这会失去橡胶的特性，难于挥发增韧作用；交联程度太小，加工时受剪切作用的条件下橡胶颗粒容易变形破碎，这也不利于提高橡胶相的增韧效能。
橡胶粒子间距的影响：
?当L＞Lc时，分散相粒子之间的应力场相互影响很小，基体的应力场是
这些孤立粒子应力场的简单加和，故基体塑性变形能力很小，材料表现为脆性；
?当L = Lc时，基体层发生平面应变到平面应力的转变，降低了基体的屈服
应力，当粒子间剪切应力的叠加超过了基体平面应力状态下的屈服应力时，基体层发生剪切屈服，出现脆韧转变。
?当L进一步减小，剪切带迅速增大，很快充满整个剪切屈服区域。
（3）橡胶相与基体树脂间结合力的影响
?只有在橡胶相与基体之间有良好的粘合力时，橡胶颗粒才能有效地引发、终止银纹
并分担施加的负荷。粘合力弱则不能很好地发挥上述三种功用，因而冲击强度就低。
?为增加两相之间的粘合力可采用接技共聚或嵌段共聚的方法。所生成的聚合物起着
增容剂的作用，可大大提高冲击强度。事实表明，采用嵌段共聚的方法效果更好。
填充改性就是在塑料成型加工过程中加入无机填料或有机填料，使塑料制品的原料成本降低达到增量目的，或使塑料制品的性能有明显改变，即在牺牲某些方面性能的同时，使人们所希望的另一些方面的性能得到明显的提高。
增强改性往往是通过使用玻璃纤维、碳纤维、金属纤维以及云母、硅灰石等具有特大长径比或径厚比的填料，这些填料加入到塑料中后对材料的力学性能和耐热性能有显著贡献。
填充及增强改性的意义:填料不仅具有降低聚合物材料的成本的作用，更重要的是改善聚合物的某些性能，甚至赋予聚合物材料某些特殊功能，从而拓展聚合物的应用领域。同时，某些填料的应用使聚合物材料的环保性增强。
填充增强改性的重要性:
?它是获得具有独特功能新型高分子化合物最便宜的途径。
?它是在保证使用性能要求的前提下降低塑料制品成本最有效的途径。
?它是提高产品技术含量，增加其附加值的最适宜的途径。
填料的分类方法很多，一般可分为无机填料和有机填料两大类。常见的无机填料包括碳酸钙、滑石粉、云母、高岭土、二氧化硅、炭黑等，有机填料包括木粉、棉短绒、麦秆等。也可根据化学组成将填料分为氧化物、盐、单质和有机物四大类，或根据填料的几何形状分为球形、无定形、片状、纤维状等。
填料的几何形态:
?对于片状填料，表征其几何形态的重要参数是径厚比，即片状颗粒的平均直径与厚
度之比。
?对于纤维状填料，往往采用长径比的概念，即纤维状颗粒的长度与平均直径之比。
?粒径是表征填料颗粒粗细程度的主要参数。一般来说填料的颗粒粒径越小，假如它
能分散均匀，则填充材料的力学性能越好，但同时颗粒的粒径越小，要实现其均匀分散就越困难，需要更多的助剂和更好的加工设备，而且颗粒越细所需要的加工费用越高，因此要根据使用需要选择适当粒径的填料。
填料的表面形态与性质:
?表面粗糙程度填料颗粒表面粗糙程度不同，即同样体积的颗粒，其表面积不仅与
颗粒的几何形状有关(球形表面积最小)，也与其表面的粗糙程度有关。
?比表面积比表面积即单位质量填料的表面积，它的大小对填料与树脂之间的亲合
性、填料表面活化处理的难易与成本都有直接关系。通常比表面积大小可通过氮气等温吸附方法进行测定。
?表面自由能填料颗粒表面自由能大小关系到填料在基体树脂中分散的难易，当比
表面积一定时，表面自由能越大，颗粒相互之间越容易凝聚，越不易分散。在填料表面处理时，降低其表面自由能是主要目标之一。
碳酸盐类型的填料是塑料填料中最重要的一类。它以碳酸钙为主，分子式为CaCO3。
碳酸钙分为天然矿石磨碎而成的重质碳酸钙和用化学法生产的沉淀碳酸钙又称轻质碳酸钙。
优点：1) 价格低廉，普通重质碳酸钙每吨100～300元，普通轻质碳酸钙数百元/吨。
2) 无毒、无刺激性、无味。
3) 色泽好、白，对其它颜色的干扰小，易着色。
4) 硬度低，对加工设备的磨损轻。
5) 化学稳定，属惰性填料，热分解温度为800℃以上。
6) 易干燥，水分易除去，无结晶水。
用途：1) 增量，降低成本。
2) 提高制品的耐热性，例如在聚丙烯中添加40％的CaCO3，其热变形温度可提高20℃左右。
3) 改进塑料的散光性，起到遮光或消光的作用。
4) 改善塑料制品的电镀性能或印刷性能。
5) 减少制品尺寸收缩率，提高尺寸稳定性。
以硅酸盐矿物为主要原料制成的塑料填充用填料有滑石粉、高岭土、云母粉、硅灰石粉等，而玻璃纤维是最具增强效果的填料。
滑石粉是一种含水的、具有层状结构的硅酸盐矿物。
?滑石具有层状结构，相邻的两层靠微弱的范德华力结合。在外力作用时，相邻两层
之间极易产生滑移或相互脱离。因此滑石颗粒结构基本形状是片状或鳞片状。
高岭土是粘土中的一种，是一种水合硅酸铝矿物质。
?它的单晶是一种双层水合硅酸铝，一层是二氧化硅，一层是水合氧化铝，通过化学
结合而成，具有六角形片状构型。在水中pH值略呈酸性，但其耐酸碱性在大多数情况下仍然很好。
硫酸盐：天然硫酸钡矿称为重晶石，通过化学方法制成的称之为沉淀硫酸钡。硫酸钡的分子式为BaSO4。硫酸钡能吸收X射线和γ射线，可用于防护高能辐射的塑料材料。由于其密度高，适用于要求高密度的填充塑料材料，如音响材料、鱼网网坠等，此外由于硫酸钡粒子球形度高，填充硫酸钡的塑料的表面光泽要优于使用同等份数的其它无机矿物填料的填充塑料。
氧化物——二氧化硅密度为2.65 g／cm3，莫氏硬度为7，在热塑性塑料中起到了增强、提高硬度、降低制品成型收缩率、改善制品尺寸稳定性，改善电性能；在橡胶工业中是一种主要的补强剂。
单质——炭黑与碳纤维、金属粉末及纤维
主要的有机填料——木粉、淀粉、合成纤维
晶须是单丝形式的小单晶体，可用于制备具有优良物理力学性能的复合材料。
?用作晶须的材料可以是单质如C、Fe、Ni、Cu等，也可以是无机化合物如Al2O3、SiC、
BC等。大多数晶须是由气相反应生产的。
?晶须既有硼纤维的高弹性模量(400～700GPa)和强度，又具有玻璃纤维的伸长率(3～
4%)。缺点是价格昂贵，使应用受限。
?晶须对塑料的增强效果十分显著，通常如果晶须能被塑料熔体充分润湿并合理取向，
塑料的抗拉强度可提高10～20倍。从价格和性能两方面考虑，晶须目前主要还是应用于航空航天、航海、军工等高技术领域。
功能性填料：填料在聚合物中的作用不仅限于改善基体树脂的力学性能，某些填料还能赋予聚合物一些特殊功能如阻燃性、抗静电性、导电性、导热性、耐磨润滑性及抗辐射性等。（1）阻燃性填料
?多数情况下加入碳酸钙、滑石、高岭土、云母等无机填料都会使填充聚合物复合材
料较基体树脂的可燃性下降。目前聚合物阻燃改性使用的阻燃剂主要是有机阻燃剂，其中有相当数量的有机阻燃剂熔点高、热分解温度高、化学稳定性好、在聚合物成型加工过程中不发生相变，也不同其他添加剂或聚合物基体树脂发生任何化学反应，因此这类有机阻燃剂也可以被视为一种惰性有机填料，制备含有这类阻燃剂的聚合
物的过程及方法同于其他方式的聚合物填充改性。
有机阻燃填料
?氯系阻燃剂氯系阻燃剂与溴系阻燃剂的阻燃机理相同，但前者的阻燃效率逊于后
者，不过C—Cl键的耐热性及耐光性则优于C—Br键。因此对暴露于光线中的高聚物，即使添加光稳定剂，有时也选用氯系阻燃剂。某些氯代物的毒性比相应的溴代物更高，且氯系阻燃剂燃烧时会放出四氯化碳。
?溴系阻燃剂目前世界上产量最大的有机阻燃剂之一。溴系阻燃剂的效率高，材料
中所需阻燃剂用量较低，从而不致过多恶化基材的物理－机械性能及电气性能。由于C－Br键的键能较低，大部分溴系阻燃剂在200～300℃下分解，此温度范围与很多常用聚合物的分解温度重叠；而且，很多溴化合物可在相应于火灾早期材料温度下快速分解，所以火灾一发生，气相中的HBr浓度即比较高，这赋予溴系阻燃剂比大多数氯系阻燃剂更高的阻燃效率。溴化合物制造工艺成熟，溴的来源充足，生产成本较低，就性能价格比而言，溴系阻燃剂是其他阻燃剂难以抗衡的。严重缺点是降低被阻燃基材的抗紫外线稳定性，燃烧时生成较多的烟、腐蚀性气体和有毒气体。
应用最广泛的多溴二苯醚及用其阻燃的高聚物的热裂解和燃烧产物中含有毒物多溴代二苯并二嗯烷及多溴代二苯并呋喃。十溴二苯醚是用途最广泛的阻燃剂
?氮系阻燃剂主要是指三聚氰胺及其衍生物，无卤、低烟，对热和光稳定，阻燃效
率较佳且价廉。以其阻燃的塑料加工较困难，在基材中分散性较差。三聚氰胺价廉，无腐蚀性，对皮肤和眼睛无刺激作用，也不是致变物，其缺点是高温分解时产生有毒的氰化物。三聚氰胺阻燃与原因：（1）在250－450℃发生分解反应，吸收大量的热，并放出氨而形成多种缩聚物；（2）能够影响材料的熔化行为，并加速其炭化成焦，从而起到阻燃作用。
含卤阻燃剂通过阻止发生在气相中的自由基链机理实现阻燃。
无机阻燃填料主要有氢氧化物、锑化合物、红磷、聚磷酸铵、硼化合物等。无机阻燃填料的阻燃效率一般低于有机阻燃剂，所以要达到同样的阻燃效果需要添加的无机阻燃剂量较多，对聚合物基体的力学性能尤其是抗冲击韧性降低幅度较大。
?氢氧化物主要有氢氧化铝和氢氧化镁。氢氧化铝（ATH）是无机阻燃填料中最重
要的一种，ATH具有抑烟、低腐蚀，且价格低廉的优点。ATH的阻燃机理是：①分解吸热，并从火焰中吸收辐射能。这种吸热有利于降温，促进脱氢反应和保护炭层；
②分解放出的水不仅是一个冷却剂，还是一个稀释剂。水蒸气有如一床毯子，将火
焰包围；③ATH脱水生成的氧化铝层，具有极高的表面积，故能吸收烟和可燃物，使材料燃烧时释出的CO2量降低。
?锑系阻燃剂是最重要的无机阻燃剂之一，可大大提高卤系阻燃剂的效能。锑系阻燃
剂的主要品种是三氧化二锑(ATO)、胶体五氧化二锑及锑酸钠。其中最重要和用量最大的是ATO，它是几乎所有卤系阻燃剂不可缺少的协效剂。
?红磷因为仅含有阻燃元素磷，所以比其他磷系阻燃剂的阻燃效率高，即使在阻燃剂
用量甚低时也是如此。在某些情况下(如对某些含氧高聚物)，红磷的阻燃效率甚至比溴系阻燃剂还胜一筹。与卤-锑阻燃体系相比，红磷的发烟量较小，毒性较低。缺点是易吸湿，与树脂相容性差，使被阻燃制品染色。
（2）导电性填料
聚合物用导电性填料主要包括炭黑、碳纤维和金属粉末；
当加入量较少时导电性填料可以降低聚合物的表面电阻率，提高聚合物的抗静电性；
加入量较多时则还可明显提高聚合物的体积电阻率，从而赋予聚合物一定的导电性。（3）耐磨润滑型填
料常见的润滑型填料包括无机填料如二硫化钼（MOS2）、石墨、铜粉以及聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯（UHMWPE）等在加工过程中不发生相变也不发生化学反应的有机
填料。耐磨润滑型填料往往应用于本身润滑性就较好的聚合物品种、从而能进一步
发挥这些材料的特性，典型的例子是聚甲醛(POM)。
（4）抗辐射填料
无机填料通常都能起到一定的光屏蔽作用，从而提高聚合物材料的耐侯性。但作为
专门的光屏蔽剂，则主要有炭黑、氧化锌和钛白粉。
填料的表面改性
对无机填料表面进行适当处理，通过化学反应或物理方法使其表面极性接近所填充的高分子树脂，改善其相容性是十分必要的。
?填料表面处理的作用机理基本上有两种类型：一是表面物理作用，包括表面涂覆（或
称为包覆）和表面吸附；二是表面化学作用，包括表面取代、水解、聚合和接枝等。
?料表面处理应遵循如下原则：1、应选择填料表面处理后极性接近于聚合物极性的处
理剂；2、填料表面含有反应性较大的官能团，则应选择能与这些官能团在处理或填充工艺过程中能发生化学反应的处理剂；3、填料表面如呈酸或(碱)性，则处理剂应选用碱性(或酸性)；如填料表面呈现氧化性(或还原性)，处理剂应选用还原性(或氧化性)，如填料表面具有阳离子(或阴离子)交换性，则处理剂应选用可与其阳离子(或阴离子)进行置换的类型；4、对处理剂而言，能与填料表面发生化学结合的比未发生化学结合的效果好；长链基的比同类型的短链基效果好；处理剂链基上含有与聚合物发生化学结合的反应基团的比不含反应基团的效果好；处理剂链基末端为支链的比同类型而末端为直链的效果好；此外应选用在聚合物加工工艺条件下不分解、不变色以及不从填料表面脱落的处理剂。
填料表面处理剂分类：
?表面活性剂是指极少量即能显著改变物质表面或界面性质的物质。其分子结构特
点是包含着两个组成部分，其一是一个较长的非极性烃基，称为疏水基；另一是一个较短的极性基，称为亲水基。表面活性剂分子的两亲结构，使其有在物质表面或界面上定向排列的强烈倾向，因而表(界)面张力明显下降，这是表面活性剂表面活性最重要性质之一。在聚合物/无机填料体系中加入一定量的表面活性剂，可以降低聚合物与填料间的界面张力，明显改善聚合物/填料界面间的结合状况，有利于制备高性能的填充复合材料。
?偶联剂偶联剂也称表面处理剂，其分子结构特点是含有两类性质不同的化学基团，
一是亲无机基团，另一是亲有机基团。用偶联剂对填料表面处理时，其两类基团分别通过化学反应或物理化学作用，一端与填料表面结合，另一端与高分子树脂缠结或反应，藉此使表面性质悬殊的无机填料与高分子两相较好地相容。
水解型有机硅烷偶联剂作用机理：当应用于填料表面处理时，硅烷偶联剂分子中X 部分首先在水中水解形成反应性活泼的多羟基硅醇，然后与填料表面的羟基缩合而牢固结合，而偶联剂的另一端，即Y基团，或与树脂高分子长链缠结，或发生化学反应。（Y基团对热固性树脂一般是参与固化反应，成为固化树脂结构的一部分；对热塑性树脂，则是利用其结构相同或相似，相容性好的特性，实现与热塑性树脂长链分子的连结，或通过添加交联剂实现分子交联。）
钛酸酯偶联剂——单烷氧基型：分子中只保留一个易水解的短链烷氧基。因此适用于表面不含游离水而只含单分子层吸附水或表面有羟基、羧基的无机填料，如碳酸钙、氢氧化铝、氧化锌、三氧化二锑等，目前应用最多的是这一类型的三异硬脂酰氧钛酸
异丙酯(TTS)。单烷氧基焦磷酯基型：分子中较长链基为焦磷酯基，适用于含水量较高的无机填料，如高岭土、滑石粉、氢氧化铝、氢氧化镁等，用这类钛酸酯偶联剂处理填料时，除短链的单烷氧基与填料的羟基、羧基反应之外，游离水会使部分焦磷酸酯水解成磷酸酯。（以碳酸钙填充聚乙烯体系为例，简述钛酸酯偶联剂在聚合物/无机填料复合体系的作用原理：烷氧基与碳酸钙表面的羰基结合，亲有机端的长链R基于聚乙烯大分子长链发生缠结，从而使填料与聚合物偶联。）
?有机高分子
?无机物
表面处理剂的分散包覆技术：
一、干法干法处理的原理是填料在干态下借高速混合作用和一定温度下使处理剂均匀地作用于填料粉体颗粒表面，形成一个极薄的表面处理层
二、湿法填料表面湿法处理的原理是填料在处理剂的水溶液或水乳液中，通过填料表面吸咐作用或化学作用而使处理剂分子结合于填料表面，因此处理剂应是溶于水或可乳化分散于水中，既可用于物理作用的表面处理，也可用于化学作用的表面处理。
三、加工现场处理法加工现场处理法是指应用填料时直接在原工艺流程的某一步骤中对填料进行表面处理的一类方法。常见的有捏合处理法、反应挤出处理法和研磨处理法。
填料的其他表面改性方法：
一、填料的表面聚合处理通常有两种做法，一是先用适当引发剂如过氧化物处理无机填料表面，然后加入单体，高速搅拌并在一定温度下使单体在填料表面进行聚合，获得干态经表面聚合处理的填料；另一是将单体与填料在球磨机中研磨，借研磨的机械力作用和摩擦热使单体在无机填料表面聚合，可获得表面聚合处理的填料。
二、等离子体处理
三、辐照处理
影响辐照改性效果的因素
1、加料顺序。直接辐射法：将聚合物和单体在辐射前混合在一起，共同辐射，在生成接枝共聚物的同时也生成均聚物。预辐射法：先辐射聚合物，使之产生捕集型自由基，再用乙烯型单体继续对聚合物处理，得到接枝共聚物。预辐射法虽然接枝点少，但接枝效率高均聚物少。
2、辐射剂量。辐射剂量过大导致主链断裂，必须控制在一定范围内，但因此会导致自由基产生量少。
聚合物基体的增容改性通常有两种方法：一是对聚合物基体进行化学改性，引入某些特定的化学基团；二是在聚合物基体中加入高分子表面活性剂或者增容剂，形成共混物型基体。物理增容改性：在聚合物基体中通过物理共混方法引入少量的特定聚合物组分，形成合金化改性基体，其作用是改善填充复合材料的性能。从物理增容改性的功能看，主要有三类基体改性方法：乳化改性、界面强化改性、界面韧化改性。
填充聚合物制品内填料的取向，导致其物理力学性能产生相当明显的方向差，主要表现在
成型收缩率、制品后收缩率、热膨胀系数、力学强度等方面。
填料与树脂界面的形成：（两个阶段）
1、树脂与填料的接触及浸润
无机填料多为高能表面物质，而有机聚合物树脂则为低能表面物质，前者所含各种基团将优先吸附那些能最大限度降低填料表面能的物质。只有充分地吸附，填料才能被树脂良好地浸润。
2、树脂固化
对于热塑性树脂，该固化过程为物理变化，即树脂由熔融态被冷却到熔点以下而凝固；对于热固性树脂，因化过程除物理变化外，同时还有依靠其本身官能团之间或借助固化剂而进行的化学变化。
填充塑料界面的破坏机理：
1、内聚破坏（基体树脂破坏）当填充聚合物界面粘结强而填充剂强度高，树脂基体强度
相对较低的场合，易发生此种破坏模式。
2、界面破坏（脱粘破坏）当填充聚合物界面粘结强度低于基体树脂的内聚强度以及填料
的强度时，填充聚合物受到层间剪切或拉伸应力时，常出现此种破坏模式。
3、填料表层剥离或轴向劈裂的破坏当填充聚合物界面粘结强，基体树脂强度高而填充剂
具有表芯结构或结晶层滑动结构就易出现此种破坏模式
填充聚合物的力学性能：
1、弹性模量
填料的加入总是使填充聚合物的弹性模量增大，这首先要归结于填料的模量比聚合物的模量大很多倍。一般说来窄分布的大颗粒填料，填充体系的弹性模量增大较少，当填粒颗粒的纵横尺寸比较大时，填充体系的弹性模量显著增大，如片状和纤维状填料。
2、拉伸强度
?填充聚合物中，受力截面上基体树脂的面积必然小于纯树脂构成的材料。在外力作
用下基体树脂从填料颗粒表面被拉开，因承受外力的总面积减小，所以填充聚合物的拉伸强度较未填充体系有所下降。
?如果通过表面处理，填料与基体树脂的界面粘合得好，在拉伸应力作用下填料颗粒
有可能与基体树脂一起移动变形，承受外界负荷的有效截面增加，填充体系的拉伸强度是可能高于基体的拉伸强度的。
4、断裂伸长率
填充体系因填料的存在在受到拉伸应力时其断裂伸长率均有所下降，其主要原因可归结为绝大多数填料特别是无机矿物填料本身是刚性的，没有在外力作用下变形的可能。填料的粒径越小，对于同样填充量的填充体系来说，其断裂伸长率越有可能获得较好的数值。
5、冲击强度
填料的加入往往使填充塑料抗冲击性能下降，这也是填充改性以获取多种利益的同时带来的材料性能劣化的重要方面。由于纤维状填料能在与冲击应力垂直的更大面积上分布冲击应力，故可以提高纤维增强聚合物的冲击强度。如果填料表面与基体之间有适当的粘合，可减小因填料加入带来的冲击强度降低的幅度。
6、硬度填料能使填充聚合物的硬度提高。
7、摩擦性质使用低摩擦因数的填料可以降低塑料的摩擦因数；填充聚合物中由于高硬度无机填料的存在将大大提高材料的耐磨性。
刚性粒子填充塑料的增韧与增强效果
?有机刚性粒子（Rigid Organic Filler，简称ROF）增韧作为有机刚性粒子使用的有
PS、MBS、PMMA、SAN等
?无机刚性填料（Rigid Inorganic Filler，简称为RIF）增韧
热塑性聚合物的增强改性
?增强材料的种类与特性玻璃纤维（玻璃纤维的化学组成主要是二氧化硅和氧化
硼。以二氧化硅为主的称为硅酸盐玻璃，以氧化硼为主的称为硼酸盐玻璃。生产玻璃纤维应用最广的方法有池窑拉丝和坩埚拉丝两种。）、碳纤维（指纤维中含碳量在95%左右的碳纤维和含碳量在99%左右的石墨纤维。由有机纤维在高温下和惰性气体保护下烧制而成。所用的有机纤维可以是粘胶纤维、聚丙烯睛纤维、木质素—聚乙烯醇等。）、其他增强材料
?短纤维增强热塑性聚合物复合材料
?连续纤维增强热塑性聚合物复合材料
?纤维增强热塑性聚合物复合材料的界面控制与设计
玻璃纤维的分类：
A、按含碱量分类
所谓含碱量，通常是把玻璃中的Na2O，K2O的含量叫做含碱量。
①无碱玻璃纤维-----含碱量在1%以下。
②低碱玻璃纤维-----含碱量在2%--6%.
③有碱玻璃纤维-----含碱量大于10%。
B、性能分类
①高强玻璃纤维—SiO2、Al2O3、CaO含量均高，又叫S玻璃纤维。
②高模量玻璃纤维—BeO、TiO2含量较高，又叫M玻璃纤维。
③耐碱玻璃纤维
④耐酸玻璃纤维—又叫C玻璃纤维。
⑤耐高温玻璃纤维。
⑥普通玻璃纤维—又分为有碱A玻璃纤维和无碱E玻璃纤维
C、按制造方法分
①连续纤维
②定长纤维
玻璃纤维的性能特点：
1、玻璃纤维的力学性能玻璃纤维的抗拉强度比普通玻璃高几十倍，而且直径越小，抗拉强度越高。模量较低，这是玻璃纤维的缺点之一。玻璃纤维是标准的弹性体，拉伸时伸长变形与应力成正比，直至断裂之前没有屈服点。玻璃纤维的断裂延伸率很小。
2、玻璃纤维的热性能玻璃纤维的导热系数很低，约为0.86千卡/米·度;是一种良好的绝热材料；其热膨胀系数约为4.8×106/℃；比热约为0.19千卡/公斤。在200-250℃以下，玻璃纤维的强度不变，当温度超过250℃，玻璃纤维的强度开始下降。在300℃经24小时，强度约下降20%；在400℃经24小时，强度约下降50%。这种强度下降与受热的时间有关，时间越长，强度下降越多。
3、玻璃纤维的耐腐蚀性能玻璃是一种优良的耐腐蚀材料，无论是对酸（氢氟酸除外），碱，盐或其他各种有机溶剂都具有较好的耐腐蚀能力。但玻璃拉制成纤维后，由于表面积大大增加，所以耐腐蚀性比玻璃差。
4、玻璃纤维的介电性能玻璃纤维是一种优良的电绝缘材料。
玻璃纤维的表面处理：（两部分）
高分子物理知识点总结 导读：我根据大家的需要整理了一份关于《高分子物理知识点总结》的内容，具体内容：高分子物理是研究高分子物质物理性质的科学。下面我给你分享，欢迎阅读。高分子链的构型有旋光异构和几何异构两种类型。旋光异构是由于主链中的不对称碳原子形成的，有全同... 高分子物理是研究高分子物质物理性质的科学。下面我给你分享，欢迎阅读。 高分子链的构型有旋光异构和几何异构两种类型。 旋光异构是由于主链中的不对称碳原子形成的，有全同、间同和无规三种不同的异构体(其中，高聚物中全同立构和间同立构的总的百分数称为等规度。)。 全同(或等规)立构：取代基全部处于主链平面的一侧或者说高分子全部由一种旋光异构单元键接而成间同立构：取代基相间地分布于主链平面的两侧或者说两种旋光异构单元交替键接 无规立构：取代基在平面两侧作不规则分布或者说两种旋光异构单元完全无规键接 几何异构是由于主链中存在双键而形成的，有顺式和反式两种异构体。构象：原子或原子基团围绕单键内旋转而产生的空间分布。 链段：把若干个键组成的一段链作为一个独立运动的单元 链节(又称为重复单元)：聚合物中组成和结构相同的最小单位
高分子可以分为线性、支化和交联三种类型。其中支化高分子的性质与线性高分子相似，可以溶解，加热可以熔化。但由于支化破坏了高分子链的规整性，其结晶能力大大降低，因此支化高分子的结晶度、密度、熔点、硬度和拉伸强度等，都较相应的线性高分子的低。 交联高分子是指高分子链之间通过化学键形成的三维空间网络结构，交联高分子不能溶解，只能溶胀，加热也不能熔融。 高分子链的构象就是由单键内旋转而形成的分子在空间的不同形态。 单键的内旋转是导致高分子链呈卷曲构象的根本原因，内旋转越自由，卷曲的趋势就越大。这种不规则的卷曲的高分子构象称为无规线团。 高分子链的内旋转并不是完全自由的，有键角和空间位阻的限制。 自由结合链的内旋转没有键角和位垒限制;自由旋转链有键角限制，但没有空间位阻的限制。自由结合链和自由旋转链都是假想的理想链，实际中是不存在的。 实际的高分子链既不是自由结合链，也不是自由旋转链，但可以看作是一个等效的自由结合链。 柔顺性：高分子链能够改变其构象的性质 末端距：线性高分子的一端到另一端的距离 内聚能：克服分子间的作用力，把1mol液体或者固体移到其分子间的引力范围之外所需要的能量(单位体积内的内聚能则称为内聚能密度) 聚合物在不同的条件下结晶，可以形成不同的形态。 聚合物的单晶一般只能在极稀溶液中(浓度小于0.1%)缓慢结晶才能形成。
聚合物的结构（计算题：均方末端距与结晶度） 1.简述聚合物的层次结构。 答：聚合物的结构包括高分子的链结构和聚合物的凝聚态结构，高分子的链结构包括近程结构（一级结构）和远程结构（二级结构）。一级结构包括化学组成、结构单元链接方式、构型、支化与交联。二级结构包括高分子链大小（相对分子质量、均方末端距、均方半径）和分子链形态（构象、柔顺性）。三级结构属于凝聚态结构，包括晶态结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构和织态结构。 构型：是指分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。 （要改变构型，必须经过化学键的断裂和重组。） 高分子链的构型有旋光异构和几何异构两种类型。 旋光异构是由于主链中的不对称碳原子形成的，有全同、间同和无规三种不同的异构体（其中，高聚物中全同立构和间同立构的总的百分数称为等规度。）。 全同（或等规）立构：取代基全部处于主链平面的一侧或者说高分子全部由一种旋光异构单元键接而成 间同立构：取代基相间地分布于主链平面的两侧或者说两种旋光异构单元交替键接 无规立构：取代基在平面两侧作不规则分布或者说两种旋光异构单元完全无规键接 几何异构是由于主链中存在双键而形成的，有顺式和反式两种异构体。 构象：原子或原子基团围绕单键内旋转而产生的空间分布。 链段：把若干个键组成的一段链作为一个独立运动的单元 链节（又称为重复单元）：聚合物中组成和结构相同的最小单位 高分子可以分为线性、支化和交联三种类型。其中支化高分子的性质与线性高分子相似，
可以溶解，加热可以熔化。但由于支化破坏了高分子链的规整性，其结晶能力大大降低，因此支化高分子的结晶度、密度、熔点、硬度和拉伸强度等，都较相应的线性高分子的低。 交联高分子是指高分子链之间通过化学键形成的三维空间网络结构，交联高分子不能溶解，只能溶胀，加热也不能熔融。 高分子链的构象就是由单键内旋转而形成的分子在空间的不同形态。 单键的内旋转是导致高分子链呈卷曲构象的根本原因，内旋转越自由，卷曲的趋势就越大。 这种不规则的卷曲的高分子构象称为无规线团。 高分子链的内旋转并不是完全自由的，有键角和空间位阻的限制。 自由结合链的内旋转没有键角和位垒限制；自由旋转链有键角限制，但没有空间位阻的限制。 自由结合链和自由旋转链都是假想的理想链，实际中是不存在的。 实际的高分子链既不是自由结合链，也不是自由旋转链，但可以看作是一个等效的自由结合链。 柔顺性：高分子链能够改变其构象的性质 末端距：线性高分子的一端到另一端的距离 内聚能：克服分子间的作用力，把1mol液体或者固体移到其分子间的引力范围之外所需要的能量（单位体积内的内聚能则称为内聚能密度）
高分子物理重要知识点 第一章高分子链的结构 1.1高分子结构的特点和内容 高分子与低分子的区别在于前者相对分子质量很高，通常将相对分子质量高于约1万的称为高分子，相对分子质量低于约1000的称为低分子。相对分子质量介于高分子和低分子之间的称为低聚物（又名齐聚物）。一般高聚物的相对分子质量为104~106，相对分子质量大于这个范围的又称为超高相对分子质量聚合物。 英文中“高分子”或“高分子化合物”主要有两个词，即polymers和Macromolecules。前者又可译作聚合物或高聚物；后者又可译作大分子。这两个词虽然常混用，但仍有一定区别，前者通常是指有一定重复单元的合成产物，一般不包括天然高分子，而后者指相对分子质量很大的一类化合物，它包括天然和合成高分子，也包括无一定重复单元的复杂大分子。 与低分子相比，高分子化合物的主要结构特点是： （1）相对分子质量大，由很大数目的结构单元组成，相对分子质量往往存在着分布； （2）主链有一定的内旋自由度使分子链弯曲而具有柔顺性； （3）高分子结构不均一，分子间相互作用力大； （4）晶态有序性较差，但非晶态却具有一定的有序性。 （5）要使高聚物加工成为有用的材料，需加入填料、各种助剂、色料等。 高分子的结构是非常复杂的，整个高分子结构是由不同层次所组成的，可分为以下三个主要结构层次（见表1－1）： 表1-1高分子的结构层次及其研究内容 由于高分子结构的如上特点，使高分子具有如下基本性质：比重小，比强度高，弹性，可塑性，耐磨性，绝缘性，耐腐蚀性，抗射线。 此外，高分子不能气化，常难溶，粘度大等特性也与结构特点密切相关。 1.2高分子链的近程结构 高分子链的化学结构可分为四类： （1）碳链高分子，主链全是碳以共价键相连：不易水解 （2）杂链高分子，主链除了碳还有氧、氮、硫等杂原子：由缩聚或开环得到，因主链由极性而易水解、醇解或酸解（3）元素有机高分子，主链上全没有碳：具有无机物的热稳定性及有机物的弹性和塑性 （4）梯形和螺旋形高分子：具有高热稳定性 由单体通过聚合反应连接而成的链状分子，称为高分子链。聚合度：高分子链中重复单元的数目； 除结构单元的组成外，端基对聚合物的性能影响很大：提高热稳定性 链接结构是指结构单元在高分子链的联接方式（主要对加聚产物而言，缩聚产物的链接方式一般是明确的）。
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。（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 ↑。
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：
5、根据下图分析啮合型同向旋转双螺杆挤出机可分为哪几个工作区段？各段的作用是什么？ 答：1、固体输送区。作用：（1）输送物料；（2）将松散的粉状物料压实或提高粒状物料在螺杆中的充满度，以促进物料在下一区的熔融塑化。（2分） 2、熔融和混合。物料经输送区受到一定的压缩后开始熔融，并发生混合。（2分） 3、混合区（第二混合段）。将组分尺寸进一步细化与均化；侧加料，加入添加剂等。（2分） 4、脱挥、排气。完全熔融状态的物料经压缩后突然减压，可挥发性物料在真空条 件下迅速挥发，脱离熔体。（2分） 5、熔体输送、增压挤出。物料必须建立起一定的压力，使模口处物料有一定的致 密度，一般来说，在此区，物料可进一步混合，主要功能是输送与增压。（2分） 6、简述影响聚合物共混物形变的因素。（10分） 答：1、基体性质。聚合物共混物屈服形变时，银纹和剪切形变两种成分的比例在很大程度上取决于连续相基体的性质。一般而言，连续相的韧性越大，则剪切成分所占的比例越大。（2分） 2、应力的影响。a. 应力大小（1分）：形变中银纹成分的比例随应力和形变速率 的增加而增加；b. 形变速率（1分）：增加形变速率会使银纹成分的比例提高；c. 应力性质的影响（1分）：由于银纹化伴随着体积的增加，所以压应力抑制银纹，张应力则促进银纹的生成。 3、大分子取向的影响。大分子取向常常减小银纹成分的比例。例如橡胶增韧塑 料，拉伸时基体大分子取向，橡胶颗粒会变成椭球状，结果应力集中因子减小。取向的结果使剪切成分的比例增加而银纹化成分的比例下降。（2分）
聚合物共混改性考试试卷 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；
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。
高分子物理重要知识点 (1人评价)|95人阅读|8次下载|举报文档 高分子物理重要知识点 (1人评价)|96人阅读|8次下载|举报文档 1 高分子物理重要知识点第一章高分子链的结构 1.1高分子结构的特点和内容高分子与低分子的区别在于前者相对分子质量很高，通常将相对分子质量高于约1万的称为高分子，相对分子质量低于约1000的称为低分子。相对分子质量介于高分子和低分子之间的称为低聚物（又名齐聚物）。一般高聚物的相对分子质量为104~106，相对分子质量大于这个范围的又称为超高相对分子质量聚合物。英文中“高分子”或“高分子化合物”主要有两个词，即polymers和Macromolecules。前者又可译作聚合物或高聚物；后者又可译作大分子。这两个词虽然常混用，但仍有一定区别，前者通常是指有一定重复单元的合成产物，一般不包括天然高分子，而后者指相对分子质量很大的一类化合物，它包括天然和合成高分子，也包括无一定重复单元的复杂大分子。与低分子相比，高分子化合物的主要结构特点是：（1）相对分子质量大，由很大数目的结构单元组成，相对
分子质量往往存在着分布；（2）主链有一定的内旋自由度使分子链弯曲而具有柔顺性；（3）高分子结构不均一，分子间相互作用力大；（4）晶态有序性较差，但非晶态却具有一定的有序性。（5）要使高聚物加工成为有用的材料，需加入填料、各种助剂、色料等。高分子的结构是非常复杂的，整个高分子结构是由不同层次所组成的，可分为以下三个主要结构层次（见表1－1）：表1-1高分子的结构层次及其研究内容 名称内容备注链结构一级结构（近程结构）结构单元的化学组成键接方式构型（旋光异构，几何异构）几何形状（线形，支化，网状等）共聚物的结构指单个大分子与基本结构单元有关的结构二级结构（远程结构）构象（高分子链的形状）相对分子质量及其分布指由若干重复单元组成的链段的排列形状三级结构（聚集态结构、聚态结构、超分子结构）晶态非晶态取向态液晶态织态指在单个大分子二级结构的基础上，许多这样的大分子聚集在一起而成的聚合物材料的结构由于高分子结构的如上特点，使高分子具有如下基本性质：比重小，比强度高，弹性，可塑性，耐磨性，绝缘性，耐腐蚀性，抗射线。此外，高分子不能气化，常难溶，粘度大等特性也与结构特点密切相关。 1.2高分子链的近程结构高分子链的化学结构可分为四类：（1）碳链高分子，主链全是碳以共价
聚合物共混改性原理及应用 ``````` 4057 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 ） A 连续相和分散相祖分的确定 B 两相体系的形貌 C 相界面 D 分散相的物理性能 5.熔体黏度调节的方法不包括（B） A 温度 B 时间 C 剪切应力 D 用助剂调节 6.聚合物共混物的使用性能影响要素不包括（ A ） A 结晶时间 B 结晶温度 C 结晶速度
构象：具有一定组成和构型的高分子链通过单键的内旋转而形成的分子中的原子在空间的排列 柔性： 高分子链中单键内旋的能力； 高分子链改变构象的能力； 高分子链中链段的运动能力； 高分子链自由状态下的卷曲程度。 链段：两个可旋转单键之间的一段链，称为链段 影响柔性因素： 1支链长，柔性降低;交联度增加，柔顺性减低。 2一般分子链越长，构象数越多，链的柔顺性越好。 3分子间作用力越大，聚合物分子链所表现出的柔顺性越小。分子链的规整性好，结晶，从而分子链表现不出柔性。 控制球晶大小的方法： 1控制形成速度； 2采用共聚方法，破坏链的均一性和规整性，生成较小的球晶； 3外加成核剂，可获得小甚至微小的球晶。 聚合物的结晶形态： 1单晶：稀溶液，慢降温，螺旋生长 2球晶：浓溶液或熔体冷却 3树枝状晶：溶液中析出，低温或浓度大，分子量大时析出； 4纤维状晶：存在流动场，分子量伸展，并沿流动方向平行排列； 5串晶：溶液低温，边结晶边搅拌； 6柱晶：熔体在应力作用下冷却结晶； 7伸直链晶：高压下融融结晶，或熔体结晶加压热处理。 结晶的必要条件： 1内因： 化学结构及几何结构的规整性； 2外因：一定的温度、时间。 结晶速度的影响因素： 1温度——最大结晶温度：低温有利于晶核形成和稳定，高温有利于晶体生长； 2压力、溶剂、杂质：压力、应力加速结晶，小分子溶剂诱导结晶； 3分子量：M 小结晶速度块，M 大结晶速度慢； 熔融热焓?H m ：与分子间作用力强弱有关。作用力强，?H m 高 熔融熵?S m ：与分子间链柔顺性有关。分子链越刚，?S m 小 聚合物的熔点和熔限和结晶形成的温度T c 有一定的关系： 结晶温度Tc 低(< Tm )，分子链活动能力低，结晶所得晶体不完善，从而熔限宽，熔点低； 结晶温度Tc 高(~ Tm )，分子链活动力强，结晶所得晶体更加完善，从而熔限窄，熔点高。 取向：在外力作用下，分子链沿外力方向平行排列。聚合物的取向现象包括分子链、链段的取向以及结晶聚合物的晶片等沿特定方向的择优排列。 取向机理： 1高弹态：单键的内旋转。外力作用下，链段取向；外力解除，链段解取向 2粘流态：高分子各链段的协同运动。外力作用下，分子链取向；外力解除，分子链解取向 3结晶高聚物：非晶区取向，可以解取向；晶粒取向，不易解取向 取向度： 高分子合金又称多组分聚合物， 在该体系中存在两种或两种以上不同的聚合物， θ θθ22sin 2 3 1)1cos 3(2 1-=-=f
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。
第一章 高分子的链结构 1.1 高分子结构的特点和内容 高聚物结构的特点: 1. 是由多价原子彼此以主价键结合而成的长链状分子，相对分子质量大，相对分子质量往往存着分布。 2. 一般高分子主链都有一定的内旋转自由度，可以使主链弯曲而具有柔性。 3.晶态有序性较差，但非晶态却具有一定的有序性。 4.要使高聚物加工成有用的材料，往往需要在其中加入填料，各种助剂，色料等.。 5. 凝聚态结构的复杂性: 结构单元间的相互作用对其聚集态结构和物理性能有着十分重要的影响。 1.2 高分子的近程结构 (,)(,)??????????????????????????????????????????????????????????? 结构单元的化学组成结构单元键接方式 结构单元空间立构近程结构支化高分子链结构交联结构单元键接序列高聚物结构高分子链尺寸分子量均方半径和均方末端距远程结构高分子链的形态构象柔性与刚性非晶态结构晶态结构高分子聚集态结构液晶结构 取向结构多相结构 链结构:指单个分子的结构和形态. 链段:指由高分子链中划出来的可以任意取向的最小链单元. 近程结构:指链结构单元的化学组成，键接方式，空间方式，空间立构，支化和交联，序列结构等问题. 共聚物:由两种以上单体所组成的聚合物. 有规立构聚合物:指其化学结构单元至少含有一个带有两个不同取代原子或基团的主链碳原子，并且沿整个分子链环绕这种碳原子是有规律的. 全同立构:高分子全部由一种旋光异构单元键接而成. 间同立构:由两种旋光异构单元交替键接. 无规立构:两种旋光异构单元完全无规则键接时. 等规度:高聚物中含有全同立构和间同立构的总的百分数. 临界聚合度:聚合物的分子量或聚合度一定要达到某一数值后，才能显示出适用的机械强度，这一数值称为~. 键接结构:是指结构单元在高分子链中的连接方式. 支化度:以支化点密度或相邻支化点之间的链的平均分子量来表示运货的程度. 交联结构:高分子链之间通过支链联结成一个三维空间网型大分子时即成为交联结构. 交联度:通常用相邻两个交联点之间的链的平均分子量Mc 来表示. 交联点密度:为交联的结构单元占总结构单元的分数，即每一结构单元的交联几率. 1.3 高分子的远程结构 构造: 是指链中原子的种类和排列，取代基和端基的种类，单体单元的排列顺序，支链的类型和长度等. 构象:由于单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态称为~ 构型: 是指某一原子的取代基在空间的排列. 遥爪高分子：是端基具有特定反应性技的聚合物.
UNIT1.碳链高分子：主链全部由C以共价键相连接；杂链：主链含C，以及O、S等两种或以上的原子以共价键相连接；构造：聚合物分子的各种形状（线形、枝化、交联、梯形、螺旋）构型：由化学键固定的原子在空间几何排列；构像：原子或原子团绕单键内旋转所产生的空间排布。旋光异构体：结构单元为-CH2-CHX-型，包含一个不对称C，所形成的异构体；分为全同：取代基都在主平面一侧或都由一种旋光异构单元键接而成；间同：相间分布于或两种交替链接；无规：不规则分布或两种无规链接。链段:高分子链中的单键旋转时互相牵制,一个键转动,要带动附近的一段链一起运动,把若干个键组成的一段链作为一个独立运动的单元。自由连结链：一个孤立高分子链在旋转时不考虑键角限制和位垒的障碍，每个分子由足够过的不占有体积的化学键自由结合而成的，每个键在任方向取向几率相等的理想模型。自由旋转链：分子链中每个键在键角所允许的方向自由转动，不考虑空间位阻对旋转的影响；等效自由：将一个原来有n个键长为l键角固定旋转不自由的键组成的链可视为Z个长度为b的自由结合链段的的高分子链；链的柔性:分子链能够改变其构象的性质.（不但高分子本身是一个独立运动单元，而且在每个高分子中还存在能独立运动的小单元，他们热运动的结果 使链有强烈的卷曲倾向，这是大分子链具备柔性的最根本内在原因）柔性实质：构象数增，S增，分子链卷曲程度增，分子链在无外力作用下总是自发采取卷曲形态，使构象熵最大。平衡态柔性:热力学平衡条件下的柔性,取决于反式与旁式构象之间的能量差ΔUtg。动态柔性:在外界条件影响下从一种平衡态构象向另一种平衡态构象转变的难易程度,转变速度取决于位能曲线上反式和旁式构象之间的位垒ΔUb与外场作用能之间的关系（ΔUb与kT）.影响柔性的因素:分子结构:a主链结构1主链全部由单键组成,一般柔性较好,PE PP;不同单键,柔性不同Si-O>C-N>C-O>C-C.2有孤立双键,柔性大,顺式聚1,4-丁二烯;共轭双键,不能内旋转,分子刚性,聚乙炔,聚苯;有芳杂环,柔性差,芳香尼龙.b取代基1极性大作用力大,内旋转受阻,柔性差,PAN