聚合物改性
聚合物材料的改性与应用
聚合物材料的改性与应用聚合物材料作为一类重要的材料，具有广泛的应用前景。
为了满足不同领域的需求，人们经过不断地研究与改良，开发出了许多改性方法以及相关的应用技术。
本文将介绍一些聚合物材料的改性方法，并探讨它们在不同领域中的应用。
一、改性方法1. 添加填料填料可以提高聚合物材料的性能，比如增加强度、改进耐热性、改善导电性等。
常见的填料包括纳米颗粒、纤维素、碳纤维等。
添加填料的改性方法可以通过挤出、共混等工艺实现。
2. 合金化改性聚合物可以通过与其他合适的材料进行合金化，改变聚合物的性质。
比如与金属合金化可以增加强度和刚度，与陶瓷合金化可以提高耐磨性和耐热性等。
3. 化学改性化学改性是通过引入功能基团或进行聚合反应来改变聚合物的特性。
比如，通过交联反应可以提高聚合物的热稳定性和耐化学性；通过接枝反应可以增加聚合物的附着力和耐老化性。
4. 表面修饰表面修饰可以通过改变聚合物材料的表面性质来得到所需的性能。
比如，通过等离子体处理可以增加聚合物的亲水性和粘附性；通过涂层技术可以提高聚合物的耐磨性和耐腐蚀性等。
二、应用领域1. 包装材料聚合物材料的优良特性使其成为广泛应用于包装领域的理想选择。
通过改性可以提高聚合物材料的耐撕裂性、耐渗透性、耐撞击性等，在食品包装、药品包装、电子产品包装等领域发挥重要作用。
2. 汽车工业改性后的聚合物材料在汽车工业中有着广泛的应用。
例如，通过纳米填料的添加可以显著提高塑料汽车零部件的强度和耐磨性，降低重量，提高燃油效率。
3. 医药领域聚合物材料在医药领域的应用也日益广泛。
通过改性可以提高聚合物的生物相容性、机械性能和药物释放性能等。
例如，改性后的聚合物可以用于制备人工骨骼、医疗器械和药物缓释系统等。
4. 纳米技术聚合物材料与纳米技术结合可以产生许多独特的性能和应用。
通过纳米颗粒的引入，可以改善聚合物的力学性能、导电性能和光学性能等。
这些改性后的聚合物材料在电子学、光电子学和纳米生物技术等领域有着广泛的应用。
聚合物改性总结
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
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。
聚合物材料的改性及其应用研究
聚合物材料的改性及其应用研究聚合物材料已经成为现代工业中最重要的材料之一。
它们具有出色的特性，包括良好的化学稳定性、耐热性、耐候性、抗氧化性、电气绝缘性等等。
然而，聚合物材料仍然存在一些局限性，如强度、刚度和耐腐蚀性等方面。
为了克服这些局限性，聚合物材料的改性成为了一个重要领域。
一、改性聚合物材料的种类改性聚合物材料的种类非常多，常见的有以下几种：1. 共聚物材料共聚物材料是由两种或更多种不同单体聚合而成的材料。
共聚物材料通常具有更好的性能，如强度、耐热性和耐腐蚀性等方面。
2. 涂层材料涂层材料可以增加聚合物材料的表面强度、耐热性和耐腐蚀性，同时也可以为聚合物材料提供更好的表面光洁度和外观。
3. 接枝聚合物材料接枝聚合物材料由两种或更多种聚合物分子通过共价键连接而成。
这种材料具有更好的强度和耐热性。
4. 填料材料填料材料是一种将天然或合成的颗粒添加到聚合物中以增强材料性能的方法。
常用的填料材料有硅酸盐、玻璃珠、纤维、碳黑等。
5. 交联聚合物材料交联聚合物材料是一种通过化学交联处理或物理交联处理提高聚合物材料性能的方法。
常用的交联处理方法有紫外线交联、电子束交联和热交联等。
二、改性聚合物材料的应用研究改性聚合物材料广泛应用于工业、医疗、电子、建筑和汽车等多个领域。
下面介绍一下其中一些应用研究的情况。
1. 汽车领域改性聚合物材料在汽车领域的应用研究非常广泛。
聚碳酸酯、聚苯乙烯和聚丙烯等聚合物材料经过改性后可以用于汽车零部件中，包括前脸、车门、仪表盘和中控台等部位。
这些改性聚合物材料具有更好的强度、耐热性和耐腐蚀性。
2. 医疗领域医疗领域对材料性能要求非常高，因此改性聚合物材料在这个领域的应用也非常广泛。
聚酯、聚氨酯和聚丙烯等聚合物材料经过改性后可以用于制造医疗器械、医用敷料和医用手套等，这些改性聚合物材料具有更好的耐热性、细菌滤过性和生物相容性。
3. 电子领域电子领域对材料性能的要求也非常高。
改性聚合物材料可以用于生产光学电缆、微处理器封装材料和耐高温电缆等电子元器件。
聚合物工艺学第七章_聚合物改性工艺
3. 乳液共混（胶乳混合法）
乳液共混是将两种或两种以上的聚合物乳液进行 共混，然后再经凝聚、分离、干燥而得到共混聚合物 的方法。与熔融混合法比较，此法在较低温度和低剪 切场下进行。凝聚后胶乳颗粒可以良好的混合。 在橡胶的共混改性中，可以采用两种胶乳进行共 混。如果共混产品以乳液的形式应用(如用作乳液型 涂料或粘合剂)，亦可考虑采用乳液共混的方法。
2. 溶液共混(溶液浇铸混合法)
与熔融共混不同，溶液共混主要应用于基础研究领域。
溶液共混是将聚合物组分溶于溶剂后，进行共混。该方法 具有简便易行、用料量少等特点，适用于数量少或不适于 加热熔融的聚合物的共混，特别适合于在实验室中进行的 某些基础研究工作。在实验室研究中，通常是将经溶液共 混的物料浇铸成薄膜，测定其形态和性能。需要指出的是， 经溶液共混制备的样品，其形态和性能与熔融共混的样品 是有较大差异的。另外，溶液共混法也可以用于工业上一 些溶液型涂料或粘合剂的制备。
♦聚合物共混物中的“均相”概念: 在聚合物共混中形成的均相体系，不同于小分子混合 时可能达到的均相体系。在高分子领域，即使是在均聚物 中，亦会有非均相结构存在。对于聚合物共混物，不可能 实现绝对的“均相” 。 聚合物共混物的均相体系判定标准：
如果一种共混物具有类似于均相材料所具有的性能， 这种共混物就可以认为是具有均相结构的共混物。
3. 增韧塑料 有些塑料如聚苯乙烯为脆性材料，抗冲性能较低， 为了增加韧性提高其抗冲强度，采用橡胶与之共混或共 聚的改性方法。橡胶改性塑料是橡胶相域分散在塑料母 体中的物料体系。橡胶相域的大小与混合方法有关。熔 融混合所得聚氯乙烯-丙烯酸酯橡胶共混聚合物的相域 约0.1μm、聚苯乙烯-聚丁二烯共混聚合物的相域尺寸 为1μm左右。相域时常是多相的，微小的塑料相域包埋 在橡胶相域内。其形态学与混合方法大有关系。 橡胶增韧塑料提高抗冲性能的原因在于它受到冲击 后，靠近橡胶颗粒赤道附近形成许多银纹，这些银纹增 长遇到障碍物(如橡胶颗粒)为止，并且使应力均匀分散 而达到提高抗冲性能的目的。
聚合物改性(完整版)
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。
聚合物改性总结
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。
聚合物改性(完整版)
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。
混凝土中的聚合物改性技术及其应用
混凝土中的聚合物改性技术及其应用一、前言混凝土作为建筑材料的重要组成部分，在建筑领域有着广泛的应用。
然而，传统的混凝土存在着一些缺陷，如低强度、易龟裂、不耐久等问题。
为了解决这些问题，聚合物改性技术应运而生。
本文将从以下几个方面详细介绍聚合物改性技术在混凝土中的应用。
二、聚合物改性技术的概述聚合物改性技术是将聚合物添加到混凝土中，通过聚合物与水泥凝胶的反应，使混凝土的性能得到改善的一种技术。
聚合物改性技术可以提高混凝土的抗拉强度、抗压强度、抗裂性、耐久性等多个方面的性能，是现代建筑领域中一种重要的技术。
三、聚合物改性材料的分类1.纤维素醚类纤维素醚类聚合物是一种常见的聚合物改性材料，包括羟丙基甲基纤维素（HPMC）、羟丙基纤维素（HPC）等。
这类材料能够增加混凝土的流动性和延展性，提高混凝土的工作性能。
2.丙烯酸类丙烯酸类聚合物主要包括丙烯酸酯共聚物（例如聚甲基丙烯酸甲酯）、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯等。
这类聚合物可以提高混凝土的抗裂性和耐久性，特别是在低温环境下具有更好的性能。
3.丁苯橡胶类丁苯橡胶是一种高分子弹性体，具有优异的耐热性、耐寒性和耐腐蚀性。
加入丁苯橡胶可以提高混凝土的韧性和耐久性，尤其是在地震和爆炸等恶劣环境下具有更好的抗震性能。
4.聚乙烯醇类聚乙烯醇是一种水溶性高分子材料，具有良好的抗裂性和耐久性。
加入聚乙烯醇可以提高混凝土的强度和韧性，是一种常用的聚合物改性材料。
四、聚合物改性技术在混凝土中的应用1.提高混凝土的强度和耐久性聚合物改性技术可以通过增加混凝土的抗压强度、抗拉强度和耐久性来提高混凝土的性能。
例如，在高速公路、机场、码头等工程中，使用聚合物改性混凝土可以提高混凝土的强度和耐久性，从而提高工程的安全性和经济性。
2.改善混凝土的工作性能聚合物改性技术可以改善混凝土的工作性能，使混凝土具有更好的流动性、延展性和可塑性。
这对于在复杂结构中灌注混凝土、在窄小空间中施工等有特殊要求的工程非常重要。
第一章聚合物的化学改性
是在酯基的甲基上。
2.活性基团引入法 原理：首先在聚合物的主干上导入易分解的活性基团，然后 在光、热作用下分解成自由基与单体进行接枝共聚。
Br C H2 H C C H2 C
hv
BBB C H2 C C H2 C
nB
叔碳上的氢很容易氧化，生成氢过氧化基团，进而分解为自由 基，由此可利用聚对异丙基苯乙烯支取甲基丙烯酸甲酯接枝物。
PMMA-g-NR
第三节 嵌段共聚改性
一.基本原理
定义：嵌段共聚物分子链具有线型结构，是由至少两种以上 不同单体聚合而成的长链段组成。嵌段共聚可以看成是接枝 共聚的特例，其接枝点位于聚合物主链的两端。 嵌段共聚物可分为三种链段序列基本结构形式：
图2-2
放射状嵌段共聚物的链段序列结构
表
嵌段共聚类型
Si
O
C
2.嵌段共聚物的应用
主要应用材料可分为三类：嵌段共聚物弹性体，增韧热塑性
弹性树脂和表面活性剂。
●嵌段共聚物弹性体：嵌段共聚物热塑性弹性体主
合成大单体的主要方法有阴离子聚合、阳离子聚合、自由基 聚合等方法。
（2）大单体与小单体合成接枝共聚物技术：
主链由小单体聚合而成；
支链为相对分子质量分布均匀的大单体。
优点：
●更简单、更广泛的合成接枝共聚物；
●能合成数量繁多的接枝共聚物； ●大单体技术还可将两种性能差异较大的聚合物（如亲水和亲 油）以化学键结合。
定义：利用反应体系中的自由基夺取聚合物主链上的氢而链
转移，形成链自由基，进而引发单体进行聚合，产生接枝。
CH2
CH2
CH
CH
CH2
CH
+ R
+ RH
CH
聚合物改性总结
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。
聚合物的改性方法
聚合物的改性方法
聚合物的改性方法有很多种，常见的改性方法包括物理改性和化学改性。
物理改性方法主要包括以下几种：
1. 混合改性：将两种或多种聚合物混合并加热或者进行机械混合，以改变聚合物的物理性质，如增加韧性、改善加工性能等。
2. 加填料改性：向聚合物中加入填料（如纤维、颗粒等）以增强其力学性能，如增加强度、刚度等。
3. 拉伸改性：通过拉伸、冷拉伸等方式对聚合物进行物理拉伸改性，可使聚合物的结晶度增加，从而改善其力学性能。
4. 放射线改性：通过辐射（如γ射线、电子束）照射聚合物，使其分子链断裂或交联，从而改变其性能。
化学改性方法主要包括以下几种：
1. 共聚改性：通过将两种或多种不同单体反应聚合，得到共聚物来改变聚合物的性能，如共聚物可以提高聚合物的强度、耐热性等。
2. 交联改性：通过交联剂对聚合物进行交联反应，使聚合物分子之间发生交联，从而增加聚合物的热稳定性、耐化学腐蚀性等。
3. 功能改性：向聚合物中引入具有特殊功能的化学基团，如引入亲水基团可以增加聚合物的亲水性，引入光敏基团可以实现光响应性等。
4. 化学修饰：通过对聚合物表面进行化学修饰，如引入活性基团、磁性粒子等，以改变聚合物表面的性质，如增加亲附性、增强稳定性等。
不同的改性方法适用于不同的聚合物和需求，通过合理选择和组合这些改性方法，可以获得特定性能的改性聚合物。
聚合物改性的方法
聚合物改性的方法聚合物改性是在聚合物基础上进行化学或物理性质调整的过程，旨在改善聚合物的性能，以满足特定要求。
聚合物改性方法包括物理改性、化学改性和混合改性等。
物理改性是通过物理手段改变聚合物的性能。
常用的物理改性方法有填充改性、增强改性、合金化改性和辐射改性等。
填充改性是将填料添加到聚合物中，例如纤维素、石墨、玻璃纤维、纳米颗粒等。
填料可以改变聚合物的力学性能、热稳定性、尺寸稳定性等。
常见的填充改性材料有增强剂、助剂、着色剂等。
增强改性是通过增强聚合物的强度和刚度来改善其力学性能。
常用的增强改性方法有增加纤维素纤维、添加无机颗粒、引入纤维素纤维等。
这些增强材料可以提高聚合物的抗压强度、抗弯强度和抗冲击性能。
合金化改性是将两种或更多种聚合物材料混合制备成新材料。
通过合金化改性，可以获得具有综合性能的新材料。
合金化改性可使聚合物改善机械性能、耐热性、耐老化性、耐化学性等。
合金化改性还可以解决单一聚合物的固有缺点，例如脆化、收缩等。
辐射改性是利用辐射源（例如电子束、γ射线、紫外线）照射聚合物，从而改善其性能。
辐射改性可以提高聚合物的物理性能、化学性能和耐候性。
常用的辐射改性方法有交联、致孔、溶解破坏等。
化学改性是通过化学手段改变聚合物的性质。
常用的化学改性方法有共聚改性、交联改性、引入功能基团改性等。
共聚改性是将两种或更多种具有不同性质的单体共聚，得到具有新性质的共聚物。
共聚改性可以改善聚合物的力学性能、热稳定性、耐刺破性等。
例如，丙烯酸甲酯与苯乙烯共聚可以提高聚合物的韧性和抗冲击性。
交联改性是通过引入交联剂使聚合物形成三维网络结构，从而提高其力学性能和耐热性。
交联改性可以改善聚合物的抗拉强度、抗切割性、耐磨性等。
交联改性常用的交联剂有环氧树脂、双酮、多官能团化合物等。
引入功能基团改性是通过引入具有特定功能的化学基团来改变聚合物的性能。
例如引入亲水基团可以提高聚合物的吸湿性和增湿性，引入官能团可以提高聚合物的活性和选择性。
聚合物材料的改性与应用
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。
第七章 聚合物改性工艺
互穿聚合物网络制备
• 两种制备方法的比较： • 由于同步IPN要求两种聚合反应互不干扰、
具有大致相同的聚合温度和聚合速率，故 IPN的应用范围较窄，不适合大部分IPN结构 的制备。
互穿聚合物网络制备
（3）胶乳IPN (Latex IPNs) 胶乳IPN是指用乳液聚合法制得IPN，是目前 IPN中研究较多的一种。因为互穿网络仅限于 各个乳胶粒范围之内，所以也称微观IPN
互穿聚合物网络制备
可通过2种方法制备：(1）熔融状态或在共 同溶剂下的机械共混(机械共混IPN);(2)
模板聚合技术(化学共IPN)即把单体Ⅱ溶胀 到聚合物Ⅰ中（或在单体Ⅱ中溶解聚合物 Ⅰ）并就地聚合形成IPN。
互穿聚合物网络应用
• 阻尼材料是一种能吸收机械振动并将其转 化为热能而耗散的新型功能材料。高分子 材料在一定温度和频率范围内发生的玻璃 化转变，是阻尼作用的根本原因。但是， 阻尼材料的应用必须有一个合适的Tg。
4）光子：激发态中间体回落低能级，能使分子 断裂，由于分子密度低，作用小
5）自由基 占绝大多数，高活性
• 等离子体存在处：
宇宙中99％物质处于等离子体态。由地球 表面向外，等离子体是几乎所有可见物质 的存在形式，它与众所周知的物质三态也 就是气态、液态、固态并列称为物质的第 四态，即等离子体态。
固体 冰
液体 水
气体
水汽
等离子体
电离气体
00C
1000C
100000C
温度
1)高温等离子体：也叫聚变或热平衡等离子 体,在此类等离子体中，电子与其它粒子的温 度相等，一般在5000K以上。 Te≈Ti，Te－电子温度； Ti－离子温度
由于高温等离子体对聚合物表面的作用过 于强烈，因此在日常实际应用中很少使 用，目前投入使用的只有低温等离子体。
2.聚合反应及聚合改性
1、聚合物的接枝反应（Grafting）
通过化学反应，在某聚合物主链上接上结构、 组成不同的支链，形成接枝共聚物。
其类型分为：共聚接枝和共混接枝。
共聚接枝（溶液中）
苯乙烯--聚氯乙烯膜接枝 利用苯乙烯(St)对聚氯乙烯(PVC)的溶 胀渗透,在过氧化苯甲酰(BPO)的引发 下发生接枝共聚反应。
2、核壳聚合
核与壳分别富集不同的高聚物成分, 核、壳之间可 能存在接枝、 互穿或者离子 键合。
可以显著提高聚合物的耐水、耐磨、耐候、抗污、 防辐射性能，提高拉伸强度、冲ห้องสมุดไป่ตู้强度和粘接强度, 改善透明性等。
3、互穿网络聚合物
互穿网络（Interpenetrating Polymer Networks） 聚合物中至少有一种聚合物是经合成而得， 并能与其他组分产生交联反应，或本身是 一种交联型聚合物。
它与接枝或嵌段共聚物不同， IPN的组分聚合物之间包括化学交联和物理交 联的互相贯穿、缠结。改善两组分的相容性.
4.分子组装技术
分子自组装是近20年来微观分子设计领域研 究热点。
分子自组装：分子在均衡条件下通过非共价健 作用, 自发地缔结成稳定的、结构上确定的聚 集体，也叫超分子。
通过分子间较弱的、可逆的非共价键相互作 用驱动,如静电吸引、氢键、疏水性缔合作用 等组装成纳米尺度有序结构。
2.助抗氧剂
即过氧化氢的分解剂，老化过程中生成的过氧 化氢物可用含硫或含磷的化合物与之反应使形 成稳定的羟基化合物，使反应终止。主要有各 种硫醚、二硫化合物、亚磷酸酯等。
3.光稳定剂
光稳定剂由于稳定机理不同而分为三种类型：
（1）光屏蔽剂：能反射紫外光，使不透入聚合物内部，如炭 黑，它兼有吸收紫外光和抗氧化作用；
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• 不相容聚合物的共混物也有两个Tg 峰，而且，两个Tg峰的位置与每一 种聚合物自身的Tg峰是基本相同的。
42
关于相容性的基本概念 （2）互溶性（solubility）
• 互溶性，亦可称为溶解性。具有互 溶性的共混物，是指达到了分子程 度的混合的共混物。 • 在聚合物共混物中，分子程度的混 合是难以实现的。
38
部分相容的判定
• 部分相容的聚合物，其共混物为两 相体系。聚合物对部分相容的判据， 是两种聚合物的共混物具有两个Tg， 且两个Tg峰较每一种聚合物自身的 Tg峰更为接近。
39
• ―部分相容”是一个很宽泛的概念，它
在两相体系的范畴之内，涵盖了不同
程度的相容性。
• 对部分相容体系（两相体系），相容
性的优劣具体体现在界面结合的牢固
程度、实施共混的难易，以及共混组
分的分散度和均一性等诸多方面。
40
相容化（compatibilisation）
• 良好的相容性，是聚合物共混物获得良 好性能的一个重要前提。然而，在实际 应用中，许多聚合物对的相容性却并不 理想，难以达到通过共混来对聚合物进 行改性所需的相容性。 • 于是，就需要采取一些措施来改善聚合 物对之间的相容性。这就是相容化。
• 易熔聚合物，若温度过高，设备制造困 难。 • 各组分熔融温度和热分解温度相近。 • 熔体粘度相近。 • 弹性模量值悬殊不大，否则会受力不均， 剪切力主要集中在弹性模量高的组分上。 • 初混、增加混炼次数有利。但应注意降 解。
14
2．溶液共混
与熔融共混不同，溶液共混主要应用于基 础研究领域。溶液共混是将聚合物组分溶于溶 剂后，进行共混。该方法具有简便易行、用料 量少等特点，特别适合于在实验室中进行的某 些基础研究工作。在实验室研究中，通常是将 经溶液共混的物料浇铸成薄膜，测定其形态和 性能。
36
（a）完全相容：混合前，两种聚合物分别有自 己的Tg；共混后，形成的共混物只有一个Tg； （b）部分相容：共混后，形成的共混物仍有两 个Tg，与混合前相比，两个Tg相互靠近了； （c）不相容：共混后仍是两个Tg，且其位置与 混合前基本相同。
37
相容性的判据
• 完全相容的聚合物共混体系，其共混物 可形成均相体系。形成均相体系的判据 可作为聚合物对完全相容的判据。 • 如果两种聚合物共混后，形成的共混物 具有单一的Tg，就可以认为该共混物为 均相体系。相应地，如果某聚合物对形 成的共混物具有单一的Tg，则亦可认为 该聚合物对是完全相容的。
第二章 共混改性基本原理
1
2.1基本概念
2
聚合物共混的概念
按最宽泛的聚合物共混概念，共混 改性应包括 • 物理共混 • 化学共混 • 物理/化学共混
3
• 物理共混（blend）就是通常意义上的 “混合”，简单的机械共混。 • 物理/化学共混（就是通常所称的反应 共混）是在物理共混的过程中兼有化 学反应，可附属于物理共混； • 化学共混则包括了接枝、嵌段共聚及 聚合物互穿网络（IPN）等，已超出通 常意义上的“混合”的范畴，而应列 入聚合物化学改性的领域了。
27
关于“海-海结构”
• 两相都是连续相的相互贯穿的结构称为 海海结构。形成这种结构时，体系往往 既不具有塑料的刚性，也不体现橡胶的 优良弹性，力学性能低下。普通的共混 产品，力求避免这种形态。 • 海海结构→配制母粒，降低能耗，提高 分散效率。 • 海海结构→IPN
28
与形态有关的其它要素
• 关于聚合物共混物的形态，还有几 个关键的要素，其中包括分散度和 均一性。分散度与均一性这两个概
15
3．乳液共混
乳液共混是将两种或两种以上的聚合物乳液进
行共混的方法。 如果共混产品可以以乳液的
形式应用（如用作乳液型涂料或粘合剂）， 则可以考虑采用乳液共混的方法。
16
关于共混物形态的基本概念
聚合物共混物的形态是聚合物共混改性研究的 一个重要内容。这是因为： • 共混物的形态与共混物的性能有密切关系 • 共混物的 形态 又受到共混 工艺条件和共混物 组分配方的影响 • 于是，共混物的形态研究就成了研究共混工 艺条件和共混物组分配方与共混物性能的关 系的重要的中间环节。
匀程度，亦即分散相浓度的起伏
大小。用通俗的话说，是指混得
匀不匀。均一性可借助于数理统
计的方法进行定量表征。
31
分散度与均一性示意图
• a:分散度好均一性不好;b:均一性好分散度不好
32
相界面
• 在两相体系中，相界面也是共混物形态 中的一个要素。 • 定义：相界面是两相体系分散相与连续 相之间的交界面。 • 两相之间界面结合的良好与否，无疑会 对共混物的性能产生重要影响。关于共 混物相界面的研究，已成为聚合物共混 物研究中的热点课题。
质的过程。共混的产物称为聚合物
共混物。
6
聚合物共混概念的扩展
• 对这一聚合物共混的概念可以加以延伸，使聚 合物共混的概念扩展到附属于物理共混的物理/ 化学共混的范畴。 • 更广义的共混还包括以聚合物为基体的无机填 充共混物。此外，聚合物共混的涵盖范围还可 以进一步扩展到短纤维填充聚合物体系。
7
高分子合金的概念
48
聚合物共混物的分类
49
1．按共混物形态分类
• 均相体系 • 两相体系： 海岛结构 海海结构
50
2．按共混方法分类
• 熔融共混物
• 溶液共混物 • 乳液共混物
51
3．按改善的性能或用途分类
• 抗静电 • 阻燃 • 电磁屏蔽
52
4.按聚合物的档次划分
• 通用塑料/工程塑料 • 通用橡胶/特种橡胶 多种组合方式。
43
关于相容性的基本概念 （3）溶混性（miscibility）
• 具有溶混性的共混物，是指可形成均相 体系的共混物。其判据为共混物具有单 一的Tg。 • 溶混性这一概念，在共混改性研究中， 特别是均相共混体系的研究中，是一个 被普遍接受的概念。可以看出，溶混性 的概念相当于前述相容性概念中的完全 形容。
物理/化学共混
9
按共混时物料的状态
熔融共混 溶液共混 乳液共混
10
1．熔融共混
熔融共混是将聚合物组分加热到熔融状态 后进行共混 。 应用极为广泛的一种共混
方法。在工业上，熔融共混是采用密炼 机、开炼机、挤出机等加工机械进行的， 是一种机械共混的方法。通常所说的机 械共混，主要就是指熔融共混。熔融共 混是最具工业应用价值的共混方法。
17
共混工艺条件、配方
共混物形态
共混物性能
18
共混物形态的划分
• 共混物的形态多种多样，可分为“两大体系三 种基本类型”： ①均相体系； ②非均相体系 “海 - 岛结构”，为一种两相体系，且一相为 连续相，一相为分散相 “海-海结构”， 也是两相体系，但两相皆为 连续相，相互贯穿。
19
示意图
20
44
概念间的关系
相容性 完全相容 部分相容 绝大多数 聚合物对 不相容
溶混性
使用增容剂 提高相容性
均相体系
45
相容性的广义概念
• 关于“不相容体系的相容性”： • 例如：文献报道，丁苯橡胶/顺丁橡胶并用体系 的相容性比丁腈橡胶/一并橡胶的相容性好。 • 实际上，这两个体系都是互不相容的，都有两 个Tg。习惯上仍然可以对他们进行比较从而引 出了不相容体系的相容性这种习惯说法，这是 一种广义的相容性概念。
• 在聚合物共混物的不同形态结构中，两 相体系（特别是以熔融共混法制备的 “海-岛结构”两相体系）比均相体系更 具重要性。这首先是因为均相体系与两 相体系在数量上的差异。研究结果表明， 能够形成均相体系的聚合物对是很少的， 只发现了100多种。而能够形成两相体系 的聚合物对却要多得多。这样，研究和 应用两相体系就比均相体系有更多的选 择余地。
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均相的判定
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。
均相体系：两种聚合物共混后，形成的共混物具
有单一的Tg； 两相体系：两种聚合物共混后，形成的共混物具 有两个Tg。
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关于“海-岛结构”
• 在共混体系中，一个 为分散相，一个为连 续相的体系被形象地 成为“海岛结构”。 • 首先要了解：哪种聚 合物是连续相，哪种 聚合物是分散相。这 对决定共混物的性能 十分重要。
• 在聚合物共混中形成的均相体系，显然 不同于小分子混合时所可能达到的均相 体系。已有的研究结果表明，在高分子 领域，即使是在均聚物中，亦会有非均 相结构存在。在结晶聚合物中有晶区与 非晶区的差别。 • 对于聚合物共混物，更无法实现绝对的 “均相”。因此，只能为聚合物共混物 的均相体系确定一个较为现实的判定标 准。
25
连续相体现共混物的基 本性能，尤其是力学 性能。如： • 模量 • 弹性 • 强度等 塑料是连续相，共混物 类似塑料； 橡胶是连续相，共混物 类似橡胶。
分散相对： • 内耗生热 • 抗冲性能 • 气体扩散 • 传热 • 渗透 • 粘着 • 光学性能等 有重要影响。
26
例：BR/PS体系
• 140℃，高温混炼。 PS为连续相。硬度高、 ℇ%低、压缩模量、 回弹性低。 • 常温反炼(70～100 ℃),BR为连续相。硬 度低、回弹性高、 ℇ%大、压缩模量小。
• 聚合物共混改性的研究是受到冶金行业中合 金制造的启示而发展起来的，但高分子合金 的概念并不等同于聚合物共混物。 • 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。
• 高分子合金材料通常应具有较高的力学性能， 可用作工程塑料。
8
共混改性的基本方法
物理共混 化学共混
4
• 本课程在聚合物共混改性部分只介绍物
理共混和附属于物理共混的物理 /化学共