第十章 高聚物改性工艺

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。

高聚物改性读书报告南京林业大学111102113 却军扎西高聚物改性工艺改进高聚物工艺性能的方法叫高聚物改性工艺。

为了改进高聚物的性能发展了两种或两种以上单体共聚改性、两种聚合物共混改性、合成互穿网络聚合物、聚合物化学反应改性等方法。

通过改性可以获得性能优良的新材料，或具有特殊性能的新材料。

例如嵌段共聚工艺可以获得热塑性橡胶；化学改性工艺合成高分子催化剂，高分子试剂，高分子医药等功能材料一、共聚物体系两种单体A、B或两种以上单体形成的聚合物体系，可分为以下类型：1、无序共聚物2、交替共聚物3、接枝共聚物4、嵌段共聚物二、合成工艺1、无序高聚物的合成当聚合反应体系中存在有两种或两种以上单体的混合物时，通过一般的聚合反应所得共聚物通常是无序共聚物。

它的生产过程基本与均聚物相同。

2、交替共聚物的合成某些单体如顺丁烯二酸酐、二氧化硫等不易或不能进行均聚反应，但它们与某些单体在较大配比范围内可以经自由基聚合反应生成交替共聚物。

原因在于这些单体是强的电子接受体，因此，可与给电子单体苯乙烯及其取代衍生物等单体生成电荷转移络合物，从而进行自由基聚合反应：顺丁烯二酸酐可与许多烯烃类单体，乙烯基单体，如：乙烯、2-顺丁烯、苯乙烯、甲基乙烯基醚、呋喃等进行交替共聚。

工业生产中以与苯乙烯、与甲基乙烯基醚、与乙烯合成的交替共聚物最为重要。

这些共聚反应通常在溶液中用BPO 或AIBN 引发剂在60~80℃范围内进行。

所得共聚物经水解生成相应的酸，经醇解则生成相应的酯。

它们可用作分散剂、粘合剂、表面处理剂等。

交替共聚物是通过自由基聚合合成的。

其工业实施方法与一般自由基聚合相同，多数经溶液聚合法进行生产。

3、接枝共聚物的合成近年来接枝共聚技术得到发展，已成为改进高分子材料性能和对某些材料进行表面处理 的重要手段。

工业上用此技术生产抗冲塑料，例如ABS （丙烯腈、丁二烯、苯乙烯）工程塑料；用此技术来改进天然材料的表面性能，例如羊毛纤维经接枝聚合后，可以改进其染色性、醋老化性、抗微生物的作用以及耐水性等。

聚合物表面改性方法摘要：本文综述了聚合物表面改性的多种方法，主要包括有溶液处理法、等离子体处理法、表面接枝法、辐照处理法和新兴的原子力显微探针震荡法，并结合具体聚合物材料有重点的详细介绍了改性方法及其改性机理。

关键词：聚合物；表面改性；应用聚合物在日常生活及化工领域都有非常广泛的应用，但是由于这些聚合物表面的亲水性和耐磨损性较差，限制了聚合物材料的进一步应用。

为了改善这些表面性质，需要对聚合物的表面进行改性。

聚合物表面改性是指在不影响材料本体性能的前提下，在材料表面纳米量级范围内进行一定的操作，赋予材料表面某些全新的性质，如亲水性、抗刮伤性等。

聚合物的表面改性方法很多，本文综述了溶液处理方法、等离子体处理法、表面接枝法、辐照处理方法和新兴的原子力显微探针震荡法。

下面将结合具体聚合物材料详细介绍各种改性方法。

1溶液处理方法1.1含氟聚合物PTFE或Teflon具有优良的耐热性、化学稳定性、电性能以及抗水气的穿透性，所以在化学和电子工业上广泛地应用，但由于难粘结，所以应用上受到局限。

为了提高粘结性能，需对表面进行改性，化学改性的方法通常用钠萘四氢呋哺液溶处理它。

此处理液的配制是由1mol的金属钠(23g)一次加到1mol萘(128g)的四氢呋喃(1L工业纯)中去，在装有搅拌及干燥管的三口瓶中反应2h，直至溶液完全变为暗棕色即成[1]。

将氟聚合物在处理液中浸泡几分钟，取出用丙酮洗涤，除去过量的有机物。

然后用蒸馏水洗。

除去表面上微量的金属。

氟聚合物在处理液中浸泡时，要求体系要密封，否则空气中氧和水能与处理液中络合物反应而大大降低处理液的使用寿命。

正常情况处理液贮存有效期为2个月。

处理后的Teflon与环氧粘结剂粘结，拉剪强度可达1100~2000PSi。

处理过的表面为黑色，处理层厚低于4×10-5mm 时，电子衍射实验表明处理过的材料本体结构没有变化，材料的体电阻、面电阻和介电损耗也没有变化，此方法有三个缺点：一、处理件表面发黑，影响有色导线的着色；二、处理件面电阻在高湿条件下略有下降，三、处理过的黑色表面在阳光下长时间照射，粘结性能降低，因此目前都采用低温等离子体技术来处理。

聚合物改性聚合物定义:聚合物即高分子化合物,所谓的高分子化合物,就是指那些由众多原子或原子团主要以共价键结合而成的相对分子量在一万以上的化合物。

聚合物改性通过物理与机械的方法在聚合物中加入无机或有机物质,或将不同种类聚合物共混,或用化学方法实现聚合物的共聚、接枝、交联,或将上述方法联用、并用,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,或在电、磁、光、热、声、燃烧等方面被赋予独特功能等效果,统称为聚合物改性。

聚合物改性的方法总体上分为: 物理方法化学方法表面细分:共混改性、填充改性、纤维增强复合材料化学改性、表面改性、共混改性:两种或者两种以上聚合物经混合制备宏观均匀材料的过程。

可分为物理、化学共混。

填充改性:向聚合物中加入适量的填充材料(如无机粉体或者纤维),以使制品的某些性能得到改善,或降低原材料成本的改性技术。

纤维增强复合材料又称聚合物基复合材料,就就是以有机聚合物为基体,纤维类增强材料为增强剂的复合材料。

化学改性:在改性过程中聚合物大分子链的主链、支链、侧链以及大分子链之间发生化学反应的一种改性方法。

原理:主要靠大分子主链或支链或侧基的变化实现改性。

改性手段有:嵌段、接枝、交联、互穿网络等特点:改性效果耐久,但难度大,成本高,可操作性小,其一般在树脂合成厂完成,在高分子材料加工工厂应用不多。

表面改性:就是指其改性只发生在聚合物材料制品的表层而未深入到内部的一类改性。

特点:性能变化不均匀种类:表面化学氧化处理,表面电晕处理,表面热处理,表面接枝聚合,等离子体表面改性等适应于只要求外观性能而内部性能不重要或不需要的应用场合,常见的有:表面光泽,硬度,耐磨、防静电等的改性。

接枝反应:以含极性基团的取代基,按自由基反应的规律与聚合物作用,生成接枝链,从而改变高聚物的极性,或引入可反应的官能团。

官能团反应:可以发生在聚合物与低分子化合物之间,也可发生在聚合物与聚合物之间。

可以就是聚合物侧基官能团的反应,也可以就是聚合物端基的反应接枝共聚改性对聚合物进行接枝,在大分子链上引入适当的支链或功能性侧基,所形成的产物称作接枝共聚物。

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。

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。

第七章高聚物改性工艺本章主要内容：7.1 共聚改性工艺7.2 共混改性工艺7.3 互穿网络聚合物7.4 高聚物化学改性重点：共聚、共混改性工艺难点：无7.0前言♦高聚物改性工艺改进高聚物工艺性能的方法叫做高聚物改性工艺。

♦高聚物改性方法为了改进高聚物的性能发展了两种或两种以上单体共聚改性、两种聚合物共混改性、合成互穿网络聚合物以及聚合物化学反应改性等方法。

此外，还发展了以聚合物为基材的复合材料。

广义上说两种不同组分聚合物形成的一种材料也属复合材料范畴，但通常所说的复合材料是高聚物与非高聚物，主要是无机材料构成的物料体系。

♦高聚物改性的应用通过高聚物改性，可以获得性能优良的新材料，或具有特殊性能的新材料，例如嵌段共聚工艺提供了热塑性橡胶，化学改性工艺合成了高分子催化剂、高分子试剂、高分子医药等同分子功能材料。

7.1 共聚改性工艺7.1.1 共聚物体系两种单体A、B或两种以上单体形成的聚合物体系，可分为以下类型：7.1.2 合成工艺共聚物包括无序共聚物，交替共聚物，接枝共聚物和嵌段共聚物。

由于它们的分子化学结构不同，所以合成方法各有不同。

无序共聚物的合成当聚合反应体系中存在有两种或两种以上单体的混合物时，通过一般的聚合反应所得共聚物通常是无序共聚物。

它们的生产过程基本与均聚物相同。

欲使工业生产中共聚物组成稳定，可采取以下措施:1.确定单体投料比当两种单体的竞聚率(r1、r2)已知时，根据共聚物组成方程式：绘出共聚物组成曲线。

然后由共聚组成曲线确定要生产某一组成的共聚物时，所需两种单体的配比。

2．控制共聚物组成的不同方式①聚合反应开始后，随着聚合反应的进行，逐步增加较活泼的单体数量，以维持单体投料组成基本不变化，这样可以得到所要求生产的某一组成的共聚物。

②使共聚反应在较低的转化率条件下结束。

例如苯乙烯与反丁烯二酸二乙酯进行共聚(r1＝0.3; r2＝0.07), 投料中含有苯乙烯40％，如在转化率75％时停止反应，则所得共聚物中苯乙烯含量为44％-52％。

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。

1 工法特点1.1刮涂工法是指常温下无固定形状的粘稠液态高分子合成材料，经涂布后，通水分的蒸发固化后在基层面上形成坚韧的防水膜的材料系统施工工法。

1.2本工法主要针对水性防水涂料。

1.3本工法对不同建筑部位，不同建筑功能的防水系统，典型防水细部均配有完整的细部节点构造做法，并配有构造图；对阴阳角、管道根、檐口、水落口、天沟、泛水等细部均设置附加层，对主体防水层及附加防水层的接缝口、收头均进行密封处理，要求形成多道防水密封系统；对刮涂法施工工艺流程中，关键工序的操作方法、步骤均有较详细的说明和具体要求。

2 工艺原理防水涂料是由合成高分子聚合物、高分子聚合物与沥青，加入各种助剂、改性材料、填充材料等加工制成的溶剂型、水乳型型的涂料。

该涂料涂刷在建筑物的屋顶、地下室、卫生间、浴室和外墙等需要进行防水处理的基层表面上，可在常温条件下形成连续的、整体的、具有一定厚度的涂料防水层。

3 工艺流程及构造3.1工艺流程图:基层清理→涂刷底涂（若需要）→细部附加处理→第一遍涂膜→第二遍涂膜→…→面层涂膜→防水层第一次试水→保护饰面层施工→防水层第二次试水→工程质量验收3.2防水层一般构造防水层构造4 材料4.1种类高聚物改性沥青防水涂料4.2工程特点高聚物改性沥青防水涂料单一组分，现场即开即用，施工方便，克服了双组份需计量搅拌的缺点；常温施工，无毒无害，耐候性、耐老化性能优良；具有高强度、高延伸率、高固含量、粘接力强等优点。

5 工具设备表名称规格用途小平铲小型清理基层扫帚清理基层卷尺30米度量尺寸盒尺3米度量尺寸剪刀剪裁胎体增强布油漆刷5寸涂刷细部节点滚刷做平面防水层刮板带规则凹槽（可选）做平面防水层抹子做立面防水层消防器材备用6 施工操作要点6.1施工准备工程施工前应做好施工人员、材料、工具、技术、现场、资料的准备工作。

人员：配备好有资质的项目班子和劳动力资源。

材料：做好材料计划和材料进场质量检查。

工具：按照施工计划合理配备工具设备。