第二讲 化学改性讲解

阐述PA6、PA66、PA610之间的结构，物性变化规律。

尼龙的主要品种为脂肪族聚酰胺纤维，它可以用一种单体合成，如内酰胺或氨基酸。

此时尼龙名称后的阿拉伯数字即表明所用内酰胺或氨基酸的碳原子数目，如尼龙6、尼龙66等；亦可以用两种单体合成，即一种二元胺与一种二元酸。

此时尼龙名称后的两组阿拉伯数字中，第一组代表二元胺的碳原子数目，第二组代表二元酸的碳原子数目，如尼龙66，尼龙610，尼龙1010等尼龙6和尼龙66实质上是异构体。

尼龙66的单体尼龙66盐由己二酸和己二胺反应而成。

尼龙66盐缩聚脱水得尼龙66 , 其分子式为: 一〔NH(CH2)6NHOC(CH2)4CO]n-。

尼龙6的单体是己内酰胺。

己内酰胺开环聚合得尼龙6, 其分子式为一[HN(CH2)5CO]n一。

它们之间的主要区别在于聚合物长链中胺基的空间位置和方向不同。

尼龙6中的所有胺基方向相同，并被5个亚甲基单元隔开；尼龙66中的胺基则沿聚合物长链交错排列，其空间位置呈现“6-4-6-4“重复排列模式。

这种原子团结构排列上的不同，导致了聚合物性能上的差异，例如熔融温度和结晶行为有所不同。

尼龙610 是通过酰胺键－［NHCO］－连接起来的脂肪族聚酰胺，由己二胺和癸二酸缩聚得到，其长链分子的化学结构式为: H－［HN( CH2)6NHCO( CH2)8CO］－OH，由于尼龙610 分子中有－CO－、－NH－基团，可以在分子间或分子内形成氢键结合，也可以与其他分子相结合，所以其吸湿能力较好，并且能够形成较好的结晶结构。

尼龙610 分子中的－ CH2 － ( 亚甲基) 之间因只能产生较弱的范德华力，所以－ CH2 －链段部分的分子链卷曲度较大，决定了不同尼龙其性能差异较大。

尼龙610 大分子主链都由碳原子和氮原子相连而成，在碳原子、氮原子上所附着的原子数量很少，并且没有侧基存在，故分子成伸展的平面锯齿状，相邻分子间可借主链上的= C = O 和= NH生成氢键而相互吸引。

石墨烯化学改性及其应用研究石墨烯是一种由碳原子构成的平面六角形结构的材料，它具有很高的机械强度、热导率和导电率，被认为是一种前景广阔的新型材料。

然而，石墨烯的应用受到其在化学稳定性和生物相容性方面的限制。

为了解决这些问题，石墨烯化学改性被广泛研究。

一、石墨烯化学改性方法石墨烯的化学稳定性可以通过在其表面引入化学官能团来增强。

通常使用的方法有氧化、烷基化和芳基化等。

1. 氧化改性：氧化是最常用的化学改性方法之一，可以通过暴露石墨烯在有机溶剂和强氧化剂下，例如硝酸和过氧化氢，来引入氧化官能团。

氧化石墨烯（GO）的羟基、羧基和酮基等官能团可以提高其在水中的分散性，并可用于制备复合材料和高性能纳米电子器件。

2. 烷基化改性：烷基化是通过与自由基或亲电试剂反应来在石墨烯表面引入烷基官能团。

例如，用溴代烷或卤代乙酸盐可以在石墨烯表面引入烷基官能团，增加了其与有机分子的相容性。

3. 芳基化改性：芳基化包括用芳香族化合物进行反应或热解。

通过用过渡金属催化剂催化石墨烯和芳香族化合物的反应，可以在石墨烯表面引入芳基官能团，增加其化学反应性和电学性质。

二、石墨烯化学改性应用的研究进展通过石墨烯化学改性，可以实现对其物理和化学性质的精确调控，从而扩大其应用范围。

1. 生物医学应用研究石墨烯化学改性后的材料具有更好的生物相容性和生物可降解性。

例如，氧化石墨烯经过PEG化改性后可以在体内通过肝脏进行有效降解。

将石墨烯氧化物与生物大分子（如DNA、蛋白质）进行配合，可以用于有效地传递DNA和制备纳米载药系统，具有很好的药物控释效果。

2. 电子和储能应用研究石墨烯经过化学改性后可以用于制备新型的电子和储能器件。

例如，将石墨烯氧化物与其他功能性纳米材料（如金属纳米粒子和碳纳米管）进行配合，制备出复合材料，可用于电池、超级电容器和光电催化剂等领域。

同时，将石墨烯表面修饰具有机功能分子可以增强其在电路中的性能和稳定性。

3. 其他应用研究石墨烯经过化学改性之后，还可以用于各种领域。

浅谈聚氯乙烯的化学改性方法张同心发布时间：2021-09-26T08:36:42.265Z 来源：《中国科技人才》2021年第19期作者：张同心[导读] 聚氯乙烯（PVC）树脂分子链间具有较强的作用力，聚合反应中分子链也存在一些缺陷，造成PVC树脂热稳定性差，抗冲击性能低新疆中泰创新技术研究院有限责任公司新疆乌鲁木齐 830023摘要：聚氯乙烯（PVC）树脂分子链间具有较强的作用力，聚合反应中分子链也存在一些缺陷，造成PVC树脂热稳定性差，抗冲击性能低。

采用共聚、接枝、交联、氯化等化学改性方法能有效提高PVC树脂的热稳定性和抗冲击性能，扩大其应用范围。

关键词：聚氯乙烯；化学改性；共聚；接枝；交联引言聚氯乙烯简称PVC（Polyvinyl Chloride）树脂，是氯乙烯单体在引发剂作用下聚合而成，分子链上含有56%～58%氯原子[1]，分子链间具有很强的范德华力，使得聚氯乙烯具有力学性能优异、耐腐蚀、阻燃等优点，广泛应用于管道、线缆、型材、板材、人造革等领域。

但是，分子链间极强的作用力以及聚合反应中分子链上产生的缺陷，造成聚氯乙烯热稳定性差、抗冲击性能低等缺点。

正因如此，物理改性和化学改性的研究始终伴随着聚氯乙烯工业的发展。

1 聚氯乙烯改性方法PVC树脂常用的改性方法分为物理改性和化学改性。

物理改性主要是使用各类添加剂，通过共混来提高聚氯乙烯的性能。

比如，针对PVC树脂热稳定性低，加工性能差的问题，可添加铅盐基类、金属皂类、有机锡类等热稳定剂。

通过添加增塑剂，减弱聚氯乙烯大分子间的作用力，可以制造电缆、薄膜等软制品。

为了提高PVC树脂的抗冲击性，常添加氯化聚乙烯CPE、ACR、MBS等抗冲改性剂。

物理改性具有加工容易、成本低的优点，但是添加剂的析出、分散不均匀、界面相容性差等影响了物理改性效果。

相比于物理改性，PVC树脂的化学改性从分子链的结构尺度进行设计，通过共聚、接枝、交联、氯化等方法改善高分子材料性能，具有可设计性和更高的稳定性。

高分子材料改性技术研究高分子材料是一类具有长链分子结构的材料，在人类生活中有着广泛的应用，例如塑料袋、塑料瓶、塑料管、电缆护套、热塑性弹性体等。

然而，高分子材料的应用常常受到其性能不足的限制，如耐久性差、抗氧化性能差、耐磨性差等。

为了克服这些限制，并使得高分子材料能够更好的发挥其优势，近年来，人们通过不同的方式对高分子材料进行改性，尝试提高其性能。

一、高分子材料的改性方式高分子材料的改性，主要包括化学改性和物理改性两种方式。

化学改性主要通过在高分子材料的结构中引入一些化学官能团，从而改变其分子量、分子结构和化学性质等，使其性能得到显著提升。

物理改性主要包括添加微观颗粒填料、纤维增强等物理手段，以及加入纳米材料进行物理改性等方式。

二、高分子材料的化学改性1.开环聚合开环聚合是一种在环状单体以外引入一个活泼的端基的聚合方法，在高分子材料的聚合链上引入活泼的端基有助于改善聚合链的性能，使得高分子材料能够更好的发挥其性能。

目前，从单体分子结构和聚合反应条件等方面进行研究和改进，以提高开环聚合的效率和选择性，已成为高分子材料精细加工的重要技术手段之一。

2.共聚物化学改性共聚物化学改性是在聚合反应体系中引入两种或两种以上的单体，同时进行共聚反应得到具有共聚区块结构的高分子材料的过程。

共聚物化学改性可实现对高分子材料的组成、结构和分布等方面进行调整，从而提高高分子材料的性能。

目前，已经有一些共聚物作为特殊性能高分子材料得到了广泛应用，例如ABS、TPO等材料。

3.交联改性交联改性是通过跨链联络一些链分子之间的共价键来形成空间网状结构，使高分子材料的结构更加紧密，从而提高材料的强度、硬度和抗热性。

传统的交联改性方法包括热交联、硫化交联和辐射交联等。

在最近几年，人们提出了很多新型的交联改性方法，例如化学交联、离子交联、超分子交联等，能够有效的提高高分子材料的性能。

三、高分子材料的物理改性1.填料改性填料改性是通过在高分子材料中加入微观颗粒填料，改变高分子材料的结构和性质，实现改性的一种方法。