高分子材料改性复习提纲

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《高分子材料改性》复习提纲

一、影响聚合物热力学相容性的因素

1.溶度参数:δ1 ≈δ2,相容性好

2.分子量:参与共混的聚合物的分子量越大,于相容性不利

3. 异种聚合物大分子间的相互作用:若两组分聚合物间只是通常的范德华力,相容性不好;若两组分聚合物间有特殊相互作用,如氢键、强的偶极-偶极作用、离子-偶极作用、离子-离子作用、电荷转移络合作用、酸碱作用等,相容性好。

4.无规共聚物的组成:共聚物的组成对高分子合金的相容性影响很大

5.高分子的聚集态结构:若有一组分为结晶聚合物,如果两组分无强烈的相互作用,则无明显的放热效应,单靠异种大分子相混合的熵增不能补偿破坏结晶聚合物的结晶生成能,二者共混是热力学不相容的。

6. 温度:温度对聚合物相容性影响显著

二、研究聚合物之间相容性的方法

1. 测定共混物薄膜的光学透明度:若相容共混物薄膜是均相的,其光学性质也是均匀的,只有一个折射率(介于两组份之间),因而是光学透明的,而不相容的聚合物的混合物薄膜是不透明的。

2. 热力学方法:用δ和χ12判断相容性,δ相近原则

3. 显微镜法:相畴越小或看不到明显相界面,相容性越好。

4. 玻璃化转变法:如果某聚合物对完全相容,则形成的共混物只有一个玻璃化转变温度(Tg);如果某聚合物对部分相容,则形成的共混物具有两个Tg峰,且这两个Tg峰较每一种聚合物本身的Tg峰更为接近;如果某聚合物对完全不相容,则形成的共混物具有两个Tg峰,且这两个Tg峰的位置与每一种聚合物本身的Tg峰基本相同。

三、聚合物共混物形态结构的基本类型

1. 均相体系:分子水平上的混合,相容的聚合物对较少。

2. 海-岛结构:两相体系,一相为连续相,一相为分散相,分散相分散于连续相中

3. 海-海结构:两相体系,两相皆为连续相,相互贯穿。

四、相界面的效应

1. 力的传递效应:在共混材料受到外力作用时,作用于连续相的外力通过相界面传递结分散相,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。

2. 光学效应:利用两相体系相界面的光学效应,可以制备具有特殊光学性能的材料。

3. 诱导效应:如诱导结晶,以结晶高聚物为基体的共混体系中,适当的分散相组成可以通过界面效应产生诱导结晶的作用,可形成微小的晶体,避免形成大的球晶(异相成核),从而提高材料的韧性。

4. 其它效应:声学、电学、热学效应等。

五、影响聚合物共混物形态结构的因素

1. 热力学相容性:两组分相容性越好,越容易相互扩散而达到均匀的混合,过渡区也就宽广,相界面模糊,相畴越小,两相之间的结合力越大。

2. 共混组分的配比:共混组分之间的配比是影响共混材料形态结构的一个重要因素,决定哪一相是连续相,哪一相是分散相。

3.熔体粘度:粘度低的一相总是倾向于生成连续相,而粘度高的一相总是倾向于生成分散相

4. 粘度与配比的综合影响:当ηA≈ηB,容易得到两相连续的“海-海结构”。

5. 其它因素的影响:如温度

六、影响银纹化和剪切屈服的比例因素

1. 基体的性质:银纹化和剪切屈服的比例在很大程度上取决于连续相的性质,连续相的韧性越大,则剪切屈服的成分占的比例越大;

2. 应力:随着施加的拉伸应力增大,银纹成分增大。

3. 高分子取向:剪切形变上升,银纹化下降。

4. 弹性体的含量:弹性体含量增加,银纹化所占比例提高。

七、银纹-剪切带理论及其要点

银纹-剪切带理论:当试样受到冲击进会产生银纹,这时橡胶颗粒跨跃银纹两岸,银纹要发展就必须拉伸橡胶颗粒,因而吸收大量能量,从而提高了材料的冲击强度。

要点:橡胶颗粒在增韧塑料中发挥两个重要作用:①作为应力集中中心诱发大量银纹与剪切带,耗散大量能量,显著提高塑料的韧性;②控制银纹的发展并使银纹及时终止而不至于发展破坏性的裂纹;③银纹与剪切带所占比例与基体树脂有关,基体的韧性越高,剪切带所占的比例越大;同时还与形变速率有关,形变速率越大,银纹所占的比例越高。

八、影响增韧效果的因素

1. 基体树脂的特性

①分子量及其分布:增大分子量,分子量分布窄一些,有利于提高增韧效果。

②对于结晶性聚合物:结晶度↓,晶体尺寸↓,有利于提高增韧效果。

③采取预增韧措施提高基体树脂的韧性

2. 增韧剂

①橡胶含量:冲击强度↑,但拉伸强度、弯曲强度、表面硬度↓ ,加工性能变坏,橡胶用量要考虑综合平衡各种性能。

②橡胶粒径:在橡胶增韧塑料中,大粒径的橡胶粒子对诱发银纹有利,小粒径颗粒对诱发剪切带有利。如在ABS 中,采用大小不同的颗粒以适当比例混合的效果较好。

③橡胶相玻璃化转变温度:橡胶相的Tg 越低,增韧效果越好。

④橡胶与基体树脂的相容性:部分相容,增韧效果好

九、制备透明的聚合物共混物常用方法

1. 基体材料要采用透明的聚合物

2. 选择折光率相近的组分

3. 各种添加剂不妨碍材料的透明性

4. 减小分散相颗粒的尺寸,使其小于可见光的波长

十、写出Tokita 公式,并说明控制分散相粒径的方法

Tokita 公式:

控制分散相粒径的方法:

1. 共混时间:为达到降低分散相粒径与使粒径均化的目的,应有足够的共混时间。

2. 共混组分熔体粘度:在ηC ≈ηD 时,最有利于获得良好的分散效果,分散相粒径最小。

3. 面张力与相容剂:加入相容剂,分散相粒径减小。

4. 共混设备:剪切力↑、作用力的距离↓,有利于混合分散; 剪切应力对物料的作用方向最好是能不断地作90o 角变换,处于不同方位的粒子都有机会被分散、破碎,混合效果↑。

十一、非反应型增容剂作用特点

1. A-b-B 的增容效果优于A-g-B ;

2. A-B 的增容效果优于A-B-A 或B-A-B ;

3. 作增容剂用的接枝共聚物,其支链以长且密度不高为宜;

4. 从合金性能及经济性考虑,在满足增容效果前提下,增容剂用量尽可能少,其最低用量以饱和相界面为准;

5. 若PC 与PA 相容,PD 与PB 相容,则A-b-B 可增容:PC/PB 、PA/PD 、PC/PD 、Dk D D E P P R φπγησφπ412.-=*