聚酯共混改性的原理
PBAT的共混改性综述
PBAT的共混改性综述聚己二酸对苯二甲酸丁二酯（PBAT）是一种新型的完全生物降解脂肪-芳香族共聚酯。
与其它聚合物进行共混改性是改善PBAT基材综合性能的有效手段，同时也是降低该材料价格的重要方式。
为拓展PBAT材料的应用范围，扩大PBAT 的市场需求，有必要利用多种方式对其进行共混改性。
1. PBAT与可降解聚合物共混改性1.1 PBAT与聚乳酸（PLA）共混PLA是一种脂肪族聚酯，其合成原料乳酸可完全由生物法发酵制得，脱离了传统的石油原料，且具有良好的生物相容性、较高的强度；同时PLA具有生物可降解性，最终的降解产物是二氧化碳和水，不会对环境造成污染，这使之在以环境和发展为主题的今天越来越受到人们的重视，并在日用品以及生物医疗领域中都得到了广泛的应用。
然而，PLA虽然具有较高的强度及压缩模量，但是其质硬而韧性较差，缺乏柔性和弹性，极易弯曲变形，抗冲击和抗撕裂能力差，这在一定程度上限制了PLA的使用范围。
同样作为一种生物降解材料，PBAT恰好具有良好的拉伸性能和柔韧性，利用PBAT与PLA共混来对其增韧是一种行之有效的方法。
前人用熔融共混法制备了（PLA/PBAT）复合材料，实验表明，PBAT能够抑制PLA的结晶，导致材料断面出现孔洞和凹槽，随着PBAT用量的增多，材料断面孔洞的尺寸会有所增加，这会导致复合材料的拉伸强度下降。
但是，PBAT的柔性链段能有效改善PLA的脆性，当PBAT质量分数为30%时，PLA/PBAT复合材料的断裂伸长率最大，达到9%，同时，其冲击强度也能够达到5.33kJ/m2。
前人在PBAT与PLA共混的过程中发现，随着PBAT用量的增加，PLA/PBAT 复合材料中两相的相容性变差，这也是PLA/PBAT共混物力学强度不理想的重要原因。
为了进一步提高PLA/PBAT复合材料的性能，扩大其应用范围，前人通常在该共混物中引人增容剂以减小两相界面张力，增大界面结合力，改善共混体系的力学相容性和抗冲击性。
共混改性
1 2 ——组分1及2的体积分数；
R —— 气体常数； —— Huggins—Flory相互作用参数
χ12
聚合物共混改性原理
根据上式可以看出， 12 是非负的。按Huggins—Flory理论，仅由于混合
熵的作用才能达到聚合物之间的相互混溶。 这一理论仅对特殊的碳氢化合物才有限度的适用，它难于解释某些聚合
聚合物共混改性原理
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。
含量太小。同时，人的视觉差异等因素也会影响测试结果。
聚合物共混改性原理
2、玻璃化转变法
玻璃化转变法测定聚合物—聚合物的相容性，主要是基于如下的
2第二章聚合物共混改性基本原理
2第二章聚合物共混改性基本原理聚合物共混改性是指将不同种类的聚合物混合在一起，通过相互作用、相互渗透以及相互分散，来改善聚合物材料的性能。
聚合物共混改性的基本原理涉及到相互作用、相容性、相互渗透、相互分散等多个方面。
首先是相互作用。
不同种类的聚合物在混合过程中，由于存在不同的结构和功能团，会产生各种相互作用力，如范德华力、静电作用力、水力作用力等。
这些相互作用力可以在分子层面上改变聚合物链的结构，从而改变聚合物材料的性能。
其次是相容性。
在聚合物共混改性中，相容性是一个重要的问题。
如果两种聚合物具有相似的结构和化学性质，则有可能发生物理和化学上的相容作用，使得共混体系更为稳定。
相反，如果两种聚合物的结构差异较大，则相互之间会出现相容性问题，容易导致相互分相和相互分离。
因此，相容性是影响聚合物共混改性的一个重要因素。
其次是相互渗透。
相互渗透是指在共混体系中，两种聚合物在分子层面上相互渗透的现象。
当两种聚合物具有适当的相互作用力和相容性时，可以实现相互渗透，从而改善材料的性能。
相互渗透可以改变聚合物的链结构和比例，提高聚合物的拉伸、弯曲和抗冲击性能等。
最后是相互分散。
相互分散是指在共混体系中，两种或多种聚合物能够均匀分布在整个材料中。
相互分散的好坏直接影响着材料的性能。
当聚合物分子链之间有较好的相容性和相互作用力时，可以实现较好的相互分散，从而提高材料的强度、硬度和耐热性等。
除了上述基本原理外，还有其他一些影响共混改性的因素，如共混体系的配比、共混过程的温度和压力等。
通过合理的配比和控制共混条件，可以进一步改善共混体系的性能。
总之，聚合物共混改性是通过相互作用、相容性、相互渗透和相互分散等多种机制来改善材料性能的一种方法。
通过合理选择和操控不同种类聚合物的相互作用，可以实现在材料中形成一种新的有机整体，从而提高材料的性能和应用范围。
聚酯纤维的改性
江苏理工学院研究生课程论文（20 -20 学年第学期）题目:研究生：提交日期：年月曰研究生签名:浅谈服装材料中涤纶的性能及改进任慧中摘要：合成纤维是我国服装材料中应用最多的材料之一，而聚酯纤维(涤纶)又是化纤用量最大的一种。
本文分析了涤纶的物理及化学性能，并对吸湿性、耐燃烧性、抗静电性在物理和化学特性方面进行进一步改善, 使涤纶更加舒适, 应用更加广泛。
最后，本文对合成纤维在国内外的发展进行了展望。
关键词：聚酯纤维；吸湿性；耐燃烧性；抗静电性；改性Analysis The Property Of Dacron And Improvement In TheClothing MaterialsREN HuiZhongAbstract: Synthetic fiber is one of the most widely was used materials. However, the polyester (PET) is the largest about fiber. The property of physics and chemistry and was made a further improvement about hygroscopic 、flammabilityand antistatic in this paper, which was became more comfortable and wider in application. Finally, the development of synthetic fiber was expected in domestic and foreign. Keywords: polyester fiber; hygroscopicity; flammability; anti-static electricity; improvement1 前言当前，中国服装、纺织品出口的质量、数量和效益在逐年攀升。
聚合物共混改性原理与应用5
聚合物共混改性原理与应用5聚合物共混改性原理与应用51.化学相容性：聚合物共混改性的成功关键在于所选择的聚合物之间的化学相容性。
如果两种聚合物能够形成相互溶解的体系，即聚合物链能够相互扩散并与对方形成强的相互作用力，就可以达到物理共混，从而改变聚合物材料的性能。
2.相互作用力：共混聚合物中，不同聚合物之间的相互作用力起到了关键作用。
常见的相互作用力包括范德华力、氢键、弱键、离子相互作用等。
通过选择合适的相互作用力和控制共混聚合物中的相互作用力强度，可以实现聚合物材料的性能的调控和优化。
3.共混机理：共混聚合物的形成遵循着一定的共混机理。
常见的共混机理包括相互扩散和混合、溶解组成物实现物理相互作用、交联反应实现化学相互作用等。
在共混改性中，了解和理解聚合物共混机理对于实现想要的改性效果至关重要。
1.提高材料性能：通过将不同的聚合物共混在一起，可以使材料具备更多的优点和特性。
例如，将具有较高强度和刚性的聚合物与具有耐磨性和耐氧化性的聚合物共混，可以使材料具备优良的机械性能和耐用性。
2.改善加工性能：将具有较低熔点的聚合物和具有较高熔点的聚合物共混，可以降低材料的熔点和粘度，提高材料的流动性，从而改善材料的加工性能。
这种方法在塑料加工和合成纤维等领域中得到广泛应用。
3.调控界面性能：聚合物共混改性可以调控界面效应，从而改善材料的界面性能。
例如，在聚合物共混体系中添加亲水性或疏水性添加剂，可以改变材料的表面性质，使其具备阻燃性、防水性或亲油性等特性。
4.实现多功能化：通过将具有不同功能的聚合物共混在一起，可以实现材料的多功能化。
例如，将具有导电性的聚合物与具有光学性能的聚合物共混，可以制备出具有导光、导电和防静电等功能的材料，广泛应用于电子和光电器件中。
总之，聚合物共混改性是一种重要的材料改性方法，通过调控聚合物之间的化学和物理相互作用，可以实现材料性能的调控和优化。
在不同领域和应用中，聚合物共混改性具有广泛的研究和应用价值。
共混改性-填充改性8
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。
聚合物共混改性原理
氧化物——二氧化硅
二氧化硅在地壳中分布最多，占地壳氧化物的60％左右，大部分形成硅酸盐 矿物岩石，一部分是以石英、硅石、硅砂、无定形硅石堆积而成。将这些岩 石粉碎、分级、精制或用化学反应合成的二氧化硅都可作为塑料填料。一般
阻燃剂作用机理
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。 可燃性气体和氧气的反应：
阻燃剂首先分解为自由基，卤素自由基从基质RH夺取氢形成卤化氢。
通过与高能自由基H· 和OH· 反应并以低能自由基X· 进行取代，即阻止了自 由基链反应机理。
聚合物共混改性原理
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。
聚合物共混改性原理
其他硅酸盐填料
粘土 云母 硅灰石 玻璃纤维 石棉
聚合物共混改性原理
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。重晶石属斜方晶系，其密度为4.25～4.5g／cm3， 莫氏硬度为3.0～3.5，一般为白色或灰色，而沉淀硫酸钡的白度可达到 90%以上。
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。
聚合物共混改性原理
塑料填充改性技术进展
工业矿物填料的细化和微细化
第三章 聚碳酸酯的共混改性原理
定义：聚合物共混是指两种或两种均聚物或共聚物，按适当 的比例经混合，制成单一聚合物无法达到的性能的材料的过程。 聚合物共混改性包括物理和化学方法两种。物理方法是不发 生化学反应的，包括熔融共混、溶液共混、乳液共混等；化学 共混是在共混的过程中组分发生化学反应的，包括力化学共混、 反应性共混、聚合物互穿网络等方法。
对PC进行改性是弥补其性能上的不足、实现高性能化、拓展应用 领域的有效途径。对PC的改性主要目的有以下几个方面： （1）改善加工流动性和成型加工性；
（2）提高疲劳强度和硬度；
（3）改善厚壁和低温冲击韧性，降低缺口敏感性； （4）改善耐溶剂性；
（5）改善耐磨性；
（6）阻燃性、电镀性、抗静电性等。
通过对PC分子结构与性能分析，PC改性主要有以下途径： （1）将PC与其他聚合物共混；
（2）添加玻纤纤维、无机填料等，进行填充增强改性或阻
燃改性； （3）共聚改性； 其中，PC的共混改性是目前研究最多、应用最广泛的方法， 也是改性的重要途径。
PC共混改性的主要品种有：PC/ABS、PC/PS、PC/PBT、PC/PA、PC/聚烯烃、 PC/LCP等。 （1）PC/ABS合金 是PC的主要品种，加工流动性好，冲击缺口敏感度低，低温韧性好；
熔融共混是将聚合物组分加热至熔融状态后进行共混，是一 种机械共混的方法，是反应用极为广泛的一种共混方法。通常 所说的机械共混，主要是指熔融共混。熔融共混是最具工业价 值的共混方法，工业应用的绝大多数混合物、共混物都是用熔 融共混方法制备的。
与熔融共混不同，溶液共混主要是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 单易行、用料量少等特点，特别适合于实验室中进行某些基础 研究，也可适用于工业上一些溶液型涂料或粘合剂的制备。
聚酯的性能及其改性
聚酯的性能及其改性2005-11-22作者：冯树铭聚酯是指含有酯基的热塑性聚酯的简称。
作为热塑性饱和聚酯的一员———聚对苯二甲酸乙二醇酯是塑料包装材料中使用最为广泛的一种。
它可以加工成型成各种瓶类容器、片材和薄膜。
其中聚酯薄膜最大的应用市场是软包装复合材料，约占总用量的50％。
由于BOPET薄膜具有优良的综合性能，故它在软包装及其它领域的应用越来越广泛。
一、BOPET薄膜的性能（1）有很好的力学性能，其拉伸强度是PE薄膜的9倍，刚性好、挺刮、耐折；（2）有较好的气体（氧气、二氧化碳及水汽）阻隔性；（3）有良好的光学性能，透明度好、光泽度高；（4）使用温度范围广（-60～120℃，短时可达150℃）；（5）电气绝缘性能良好；（6）无臭、无味，耐油脂、耐一般化学腐蚀。
总之，BOPET薄膜的综合性能优良，但是也存在一些不足之处：①普通的聚酯薄膜不能直接进行热封合；②阻隔性还不太理想；③耐热性也不够高；④透明度、光泽度对特殊用途的薄膜来讲尚须提高；⑤不耐紫外线辐射；⑥不耐水解；⑦不能满足某些特殊功能的要求如阻燃、抗静电等。
随着国民经济的不断发展和人民生活水平的日益改善，于是对包装材料的要求也越来越高。
例如，要求有高阻隔性、高耐热性、高透光率、高光泽度、低雾度、抗紫外线辐射、阻燃、可热封、符合食品卫生的要求等等。
显然，普通的聚酯薄膜已不能满足这些要求，因此须根据不同的使用要求，从不同的角度对PET进行必要的改性。
二、关于PET改性（1）PET树脂生产工艺的改进PET是由PTA（精制对苯二甲酸）和EG（乙二醇）在加热和催化剂及稳定剂存在下缩聚而成。
P ET的性能如结晶性、耐热性、物理机械性能等与原料纯度、所选用催化剂、稳定剂的种类和用量以及生产工艺等诸多因素有关。
例如，PTA的酸度直接表征其纯度，影响酸度值有醋酸、PT酸、4-CBA（对羧基苯甲醛），这些成分会影响到PET产品质量和加工性能，甚至最终产品使用性能。
聚合物共混改性原理要点整理
聚合物共混改性原理要点整理1.相容性与互溶性：共混改性的关键在于混合体系中组分的相容性和互溶性。
当两种聚合物具有相似的化学结构和相互相容的功能团时，它们往往具有较好的互溶性。
相反，如果两种聚合物具有不同的化学结构和互不相容的功能团，则会导致相分离和互不溶性。
因此，相容性和互溶性对于聚合物共混改性是非常重要的。
2.功能团的互相作用：在聚合物共混体系中，不同聚合物的功能团之间可以进行相互作用。
比如，酸酐可以与氢键形成聚合物链的交联点，改善聚合物的力学性能；硬度大的聚合物可以增加聚合物的刚性和强度；柔软的聚合物可以改善聚合物的柔韧性等。
因此，通过不同聚合物之间的功能团的互相作用，可以实现特定性能的调控和改善。
3.聚合物相互作用：当不同聚合物混合在一起时，它们之间的相互作用也会影响聚合物的性能。
例如，通过静电作用、范德华力、亲疏水性等，聚合物可以在分子水平上形成相互作用，进而影响聚合物体系的相行为、阻碍相分离、提高相容性。
通过调控聚合物之间的相互作用，可以改善混合聚合物的性能。
4.分散剂和助剂：在共混改性中，分散剂和助剂的使用也是非常重要的。
分散剂可以帮助将两种或多种聚合物均匀地分散在一起，避免相分离和互不溶性。
助剂可以改变聚合物的流动性、黏度、硬度等特性，进一步调节聚合物的性能。
通过合理选择和使用分散剂和助剂，可以实现更好的共混改性效果。
5.共混相的结构和形态：共混改性的聚合物体系中，聚合物相互作用和相互溶解会导致不同的结构和形态形成。
这些结构和形态对聚合物的性能有重要影响。
例如，共混相的尺寸、分散度、分布等可以影响材料的力学性能、热性能、导电性等。
通过控制共混相的结构和形态，可以调节聚合物的性能和特征。
综上所述，聚合物共混改性是一种提高聚合物性能和改变其性质的重要方法。
混合聚合物的相容性和互溶性、功能团的互相作用、聚合物之间的相互作用、分散剂和助剂的使用以及共混相的结构和形态等都是影响共混效果的重要因素。
聚合物共混改性原理与应用
1964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。
1975年，美国Dupont公司开发了超韧尼 龙(缺口冲击强度大于50kJ/m2)。这种材 料是PA与聚烯烃或橡胶的共混物，大幅 度提高了PA的冲击强度。
高强、高模碳纤维、芳纶纤维的出现使
纤维增强复合材料的性能提高到新的档 次，其理论研究也上升到新的水平。
聚合物共混改性原理与应用
如上所述，聚合物共混科学的发展中， 新材料的涌现，共混理论的发展，实验 技术的改进三者是相辅相成的。
新材料的涌现为理论的发展不断提出新 的课题，理论的发展反过来又指导了新 材料的开发。而这一开发→研究→开发 过程的循环必须有先进的实验技术与仪 器设备做保证。
聚合物共混改性原理与应用
电镜染色技术
聚合物共混改性原理与应用
HIPS与ABS
HIPS与ABS是接枝共聚改性的卓越范例。 St与PB发生接枝共聚反应→HIPS 与共混法相比的优点： ①两组分混合的更加完全 ②界面结合更好 显著提高了橡胶组分对基材的增韧能力。
聚合物共混改性原理与应用
ABS的主要成分： 以B为主链，St、AN为支链的接枝共聚物； SAN无规共聚物； 未接枝的PB。
聚合物共混改性原理与应用
举例：尼龙/MBS/纳米硫酸钡
共混体系
冲击强度KJ/m2
PA
4.2
PA/MBS
10.7
PA/MBS/相容剂
57.9
PA/MBS/相容剂/纳米BaSO4
85.9
聚合物共混改性原理与应用
理论概貌
聚碳酸酯的改性原理
聚碳酸酯的改性原理聚碳酸酯是一类常用的工程塑料，具有优异的物理性能和化学稳定性，在工业生产和日常生活中有着广泛的应用。
然而，为了满足不同领域对聚碳酸酯材料性能的需求，常常需要进行改性处理，以增强其特定性能或改善其加工性能。
接下来将介绍聚碳酸酯改性的原理及常见方法。
聚碳酸酯的特性聚碳酸酯具有优异的高强度、高韧性、良好的透明性和耐热性等特点，但也存在一些局限性，比如耐疲劳性和耐老化性相对较弱。
因此，对聚碳酸酯进行改性处理可以充分利用其优点，并改善其缺点。
改性原理一般来说，聚碳酸酯的改性原理可以从以下几个方面入手：添加填料添加填料是常见的一种改性方法，通过向聚碳酸酯中添加纳米级或微米级的填料，如纳米粒子、碳纤维、玻璃纤维等，可以显著提高聚碳酸酯的强度、刚性和热稳定性，同时改善其阻燃性能和耐磨性能。
共混改性共混改性是将聚碳酸酯与其他树脂或添加剂进行混合，形成复合材料的一种方法。
通过共混可以有效提高聚碳酸酯的力学性能、耐热性和耐化学性，同时还可以调整其加工性能和外观表面特性。
化学改性化学改性是指通过聚合反应、交联反应或化学修饰等手段改变聚碳酸酯分子结构，以实现特定性能的调控。
比如，在聚碳酸酯结构中引入不饱和双键、极性基团等，可以显著改善其耐候性、耐老化性等特性。
表面改性表面改性是指对聚碳酸酯材料表面进行物理或化学处理，以改善其表面性能。
比如采用等离子体表面改性、溶液沉积、真空蒸镀等技术，可以提高聚碳酸酯的耐磨性、耐化学腐蚀性、降低摩擦系数等。
常见改性方法根据不同的需求，选择适合的改性方法可以实现对聚碳酸酯的有针对性改进。
常见的改性方法包括：玻璃纤维增强改性、硅烷偶联剂改性、导电填料改性、抗紫外线添加剂改性等。
玻璃纤维增强改性可以显著提高聚碳酸酯的弯曲强度和冲击性能，适用于需要较高强度和刚性的领域；硅烷偶联剂改性可以增加聚碳酸酯与填料之间的结合力，提高其耐热性和耐溶剂性；导电填料改性可以赋予聚碳酸酯导电性，适用于静电防护等领域。
聚合物共混改性原理及应用
聚合物共混改性原理及应用相容性是指不同聚合物在分子水平上能够形成均匀溶解的混合物。
相容性的实现是通过聚合物链间的相互作用力来实现的，例如氢键、范德华力、亲疏水性等。
当两种聚合物的化学结构相似，或者它们之间存在一定的亲和性时，容易形成相容的聚合物体系。
协同效应是指两种或多种聚合物在配比合适的情况下，相互作用使性能超出预期的效果。
例如，在共混聚合物中，一种聚合物的强度和另一种聚合物的韧性相结合，能够获得既强又韧的材料。
协同效应的实现主要通过共混聚合物在分子水平上的相互作用实现，例如链间的缠绕、交联和阻碍等。
1.塑料制品：将不同聚合物进行共混改性，可以获得具有良好韧性、耐热性、耐寒性和耐化学腐蚀性的塑料制品。
共混改性还可以改善塑料的可加工性和成型性。
2.纤维材料：共混改性可以改善纤维材料的抗拉强度、弹性模量、耐磨性和耐腐蚀性。
共混纤维还可以通过添加不同种类的聚合物来调节纤维的吸湿性、抗静电性和阻燃性。
3.涂料和胶粘剂：共混改性可以增加涂料和胶粘剂的附着力、硬度、耐磨性和耐候性。
共混涂料还可以通过添加不同聚合物改变颜色和光泽。
4.医疗器械和药物包装：共混改性可以提高医疗器械的生物相容性、耐溶剂性和耐腐蚀性。
共混材料还可以改善药物包装的密封性、阻光性和防潮性。
5.塑料添加剂和填料：共混改性可以通过添加不同种类的添加剂和填料，来改善塑料的性能和性质。
例如，添加抗氧剂可以提高塑料的抗老化性能，添加阻燃剂可以提高塑料的防火性能。
总之，聚合物共混改性是一种通过混合不同聚合物来改善其性能和性质的方法。
通过相容性和协同效应的作用，可以得到具有新的、优良性能的聚合物复合材料。
聚合物共混改性在塑料制品、纤维材料、涂料和胶粘剂、医疗器械和药物包装等领域有广泛的应用。
聚合物共混改性原理与方法
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聚合物共混改性的背景
• 早期，聚合物材料开发主要新型聚合物品种的研发上, 迄今 ，聚合物品种不计其数，但只有少量具有应用价值；
• 近期，在已有的聚合物品种基础之上，采用简单的工艺过 程，制备出共混高聚物，显示出了特有的优越性。
B NB
ln B
ABAB
Combinatorial Enthalpy entropy
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聚合物共混改性的基本原理
• 相容性研究的主要内容
– 相分离
LCST
0 Free Energy of mixing
To
Concentration fluctuations
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通用塑料工程化 工程塑料高性能化 特种塑料低成本化
纳米技术 环保要求 新型高效助剂
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聚合物共混改性的背景
聚合物共混改性的目的
（1）改善聚合物材料的 某些物理定性 ④ 耐磨性 ⑤ 耐溶剂性 ⑥ 其它物理机械 性能，如气密性、阻 尼性、粘结性等
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聚合物共混改性的基本原理
相容性的研究方法 光学方法 TEM
左边是垂直于薄膜表面的切片，右 边是平行于薄膜的切片。
SBS嵌段共聚物， S/B=80/20，PB形成球状分 散
SBS嵌段共聚物， S/B=60/40，PB以圆棒状 分散在PS中
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聚合物共混改性的基本原理
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聚合物共混改性的基本原理
聚添 合加 物增 之容 间 剂的引 相入 容极 性性
改性聚酯及其纤维制备的原理与实践
提纲
聚酯概述；
聚酯的酯化反应 聚酯的缩聚反应
PET的改性
化学改性 物理改性 纳米复合改性
聚酯概述
聚酯，由多元醇和多元酸缩聚而得的 聚合物 总称,分子链含 有酯基（-COO-）。可用于纤维、薄膜、涂料、工程塑料、 玻璃钢和橡胶等领域。
酯化反应
酯化阶段的副反应 ： 酯化阶段主要的副反应产物为 二甘醇 (缩写 DEG ，是PET 大分子 中的[-CH 2 -CH 2 -O-CH 2 -CH 2 -]结构基团的总称）。醚键75%~85% 是在酯化阶段产生的。
游离DEG: 2 HOCH 2 CH 2 OH
链内DEG: R
O H2 H2
H 2 SO 4 ， 0.2~0.3MPa
COOCH 3 + 2H 2 O
COOH
COOCH 3
反 应 有 两 个 特 点 ： 在 一 定 温 度 （ 100~110 ℃ ） 和 压力 （ 0.2~0.3MPa ）并有催化剂存在才能迅速反应。
可逆平衡反应。
酯化反应 ： 酯交换法
2.DMT 的精制
甲酯化后，粗制的 DMT 纯度为 94% 左右，常带有大量 杂质，如：未反应的 TPA 。精制的 目的在于是下一步的 酯交换和缩聚顺利进行。
酯交换反应催化剂通常为金属（Mn、Zn、Co等）的醋酸盐，这些金属 醋酸盐的金属离子都具有空电子轨道，能容纳孤对电子。
酯化反应 ： 酯交换法
（2 ） 然 后MOR 上 的 金 属 提 供 空 轨 道 和DMT 中 的 羰 基 氧 的 孤对电子配位 结合。反应可按下面两种情况进行：
由于配位，使原有极性基团羰基极性加强，羰基碳原子的 正 电性增大 ，从而使金属羟基化合物MOR或者（MOR）·HOR上的 羟乙基-CH 2 CH 2 OH容易与羰基结合，完成酯交换反应。
聚合物改性第二章共混改性基本原理
聚合物改性第二章共混改性基本原理共混改性是指将两种或多种不相溶的聚合物在液态或熔融状态下混合，并在适当的条件下加工成形，以获得具有新特性和性能的材料。
共混改性的基本原理是在两种或多种聚合物之间形成相容子，使它们能够相互溶解和交互作用。
这种相容子可以是物理上的相互作用，也可以是化学上的相互作用。
在共混改性的过程中，相容子的形成是关键步骤。
相容子的形成可以通过以下几种方式实现：1.极性相互作用：聚合物分子中的极性基团可以与另一种聚合物中的极性基团相互作用，从而形成相容子。
这种相互作用可以是氢键、离子键或极性键等。
2.分子间键合：两种聚合物分子可以通过化学键合形成相容子，例如共聚反应或化学交联等。
3.混合体积效应：当两种聚合物的分子量相近并具有相似的化学结构时，它们可以通过混合体积效应形成相容子。
这是由于相似的分子量和化学结构使两种聚合物的互溶性增加。
共混改性的基本原理还涉及相分离和相互作用的平衡。
在相互溶解体系中，聚合物分子之间存在相互吸引和排斥的力量。
当相互作用力足够强时，聚合物分子会相互混合形成均一的相。
而当相互作用力不足以克服排斥力时，聚合物分子会相互聚集形成分散的相。
相分离的程度与聚合物之间的亲疏水性、极性和分子量等因素有关。
共混改性的过程还受到加工温度和时间、共混物组成比例等因素的影响。
适当的加工温度和时间可以促进相容子的形成和相分离的平衡。
共混物中不同聚合物的组成比例也会影响相容性和相分离的程度。
共混改性可以使两种或多种聚合物的性能相互补充和提高，如强度、韧性、耐热性、耐化学性等。
共混改性材料在各个领域有广泛的应用，例如塑料、橡胶、涂料、粘合剂等。
总之，共混改性是将不相溶的聚合物通过形成相容子相互溶解和交互作用，从而获得具有新特性和性能的材料的过程。
它的基本原理包括相容子的形成、相分离和相互作用的平衡。
共混改性材料具有广泛的应用前景。
聚酯树脂的共混改性
b.酸性催化剂 常用盐酸、硫酸、草酸等 强酸反应速度快，反应剧烈，且酸腐蚀设 备 草酸反应温和，颜色好 二价金属的羧酸盐可制得高邻位酚醛树脂
4）反应介质PH值的影响 苯酚和甲醛在PH值3.0~3.1下，不反应 当酚/醛摩尔比小于1，PH<3，可得一般热 塑性酚醛树脂 PH值4~7，可得高邻位酚醛树脂 酚醛摩尔比>1,PH值>7,可得热固性酚醛树 脂
为了得到体型结构，总官能团度不能低于5醛是二官能团， 酚必须有三官能团
2）酚和醛的摩尔比 当苯酚和甲醛等摩尔比反应时
一羟甲基苯酚和苯酚反应生成以下产物
当甲醛和苯酚的摩尔比大于2时，在反应初 期生产多元羟基苯酚
经过进一步缩聚，形成不溶不融的树脂
3）催化剂的影响 a.碱性催化剂 催化能力 NaOH>Ba(OH)2>NH4OH 用NaOH时，用量少于1%，反应快，但亲水性强， 难分层，需要用酸中和 用Ba(OH)2，反应温和，反应结束后可通二氧化 碳生产碳酸钡沉淀而分离，电性能好 用NH4OH，用量0.5%~3%，氨可加热分离 用二价金属的氧化物、氢氧化物或盐，可得高邻 位的酚醛树脂
聚碳酸酯与聚乙烯的共混 增容机理 PC 的酚端基与PE-g-MAH 的酯基反应
聚碳酸酯与聚乙烯的共混 或在接枝反应和共混时有少量水的存在, 使 MAH 分解出羧端基, 再与PC 的酯基反应:
聚烯烃弹性体增韧聚碳酸酯
增韧剂种类及用量对PC 冲击强度的影响
增韧剂种类及用量对PC 拉伸强度的影响
高邻位酚醛树脂的固化速度为普通热 塑性酚醛树脂固化速度的2~3倍
1)
2+
Me
OH
+
HOCH2OH
H O M
+
第2章 聚合物共混改性原理
2017/7/5
17
2017/7/5
18
2.2.3.2 相界面的效应 （1）力的传递效应，（2）光学效应，（3）诱导效应。 2.2.3.3 界面自由能与共混过程的动态平衡
2017/7/5
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2.2.3.4 聚合物表面自由能的测定
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20
2.2.4 影响聚合物共混物形态的因素 “海-岛结构”两相体系共混物的形态，包括两相之中 哪一相为连续相，哪一相为分散相；分散相的粒径及 粒径分布；以及两相之间的界面结合，等等。影响共 混物形态的因素很多，主要的影响因素有两相组分的 配比、两相组分的黏度，以及共混设备及工艺条件 （时间、温度）等等。
2017/7/5
2
2.1.2共混改性的主要方法
2.1.2.1 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，是应用 极为广泛的一种共混方法，是最具工业应用价值的共混方法。 2.1.2.2溶液共混 溶液共混是将聚合物组分溶于溶剂后，进行共混，它主要应用 于基础研究领域。 2.1.2.3 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。 在橡胶的共混改性中，可以采用两种胶乳进行共混。
2017/7/5
7
2.1.5 聚合物共混物的分类 2.1.5.1 按共混物形态分类
均相体系和两相体系，其中，两相体系又可分为 “海-岛结构” 两相体系和“海-海结构”两相体系。 “海-岛结构”两相体系在聚合物共混物中是普遍存在 的。工业应用的绝大多数聚合物共混物都属“海-岛结 构”两相体系。 “海-海结构”两相体系，可见诸于聚合物互穿网络 （IPN）之中。此外，机械共混亦可得到具有“海-海 结构”的共混物。
2017/7/5
聚合物共混改性基础原理及应用
聚合物共混改性基础原理及应用共混改性的基础原理主要包括以下几个方面：1.互溶性原理：共混改性的基础是要求两种或更多种聚合物在分子水平上具有一定的互溶性。
互溶性可以通过调节聚合物的相似性和相互作用力来实现。
例如，可以选择相互接近的聚合物，使它们能够在分子级别上相互扩散和混合。
2.相容性原理：除了互溶性外，聚合物之间还需具有相容性。
相容性是指两种或更多种聚合物能够形成均匀的相，而不是分散相或相分离。
相容性可以通过调节聚合物的结构、化学性质和分子间相互作用来实现。
3.结晶行为原理：聚合物的结晶行为和物理性能密切相关。
在共混改性中，聚合物的结晶行为会受到另一种或多种聚合物的影响。
通过调节共混体系中各个聚合物的结晶行为，可以改变材料的硬度、韧性、透明度等性质。
4.分散相原理：在共混改性中，往往会形成一个或多个分散相。
分散相是指在主体聚合物中分散着的细小聚合物颗粒。
通过控制分散相的分散度和分散尺寸，可以调节材料的力学性能和导电性能等。
共混改性的应用主要包括以下几个方面：1.改善力学性能：通过在聚合物中添加其他聚合物，可以改善材料的强度、韧性和抗冲击性能。
例如，聚丙烯和丙烯腈-丁二烯橡胶的共混改性可以提高材料的抗冲击性。
2.调节透明度和光学性能：共混改性可以在聚合物基体中形成透明的分散相，改善材料的透明度和光学性能。
例如，聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯的共混改性可以获得高透明度的材料。
3.增强导电性能：通过共混改性，可以将导电性聚合物或导电颗粒添加到非导电聚合物中，从而实现材料的导电性能。
这在电子器件领域具有潜在的应用前景。
4.改善热稳定性和耐老化性：共混改性可以通过添加稳定剂或改变聚合物分子结构来改善材料的热稳定性和耐老化性能。
这对于高温应用和长期使用的材料非常重要。
总之，聚合物共混改性通过将不同的聚合物混合在一起，可以改善材料的性能和性质。
共混改性的基础原理涉及聚合物的互溶性、相容性、结晶行为和分散相等方面。
第二章 聚合物共混改性原理
均一性的表征
混合指数
2
I
S2
不均一系数
K
c
S 100
c0
分散度的表征
平均粒径 平均表面直径
d
n
ni d i
ni
d
n
ni ni
d d
3 i 2 i
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十、共混物对分散相粒径及粒径 分布的要求
存在一个最佳值
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十一、共混物的相界面及其相界 面效应
相界面：两相或多相共混体系相与相间 的交界面
投资少、效益高 品种繁多、可制备功能化高分子材料 改善加工性能
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4
三、共混的方法（1）
物理方法： 机械混合 溶液混合 胶乳混合 粉末混合
20世纪40-50年代，以次价力结合为主，如 NBR/PVC共沉胶
2021/8/15
5
共混的方法（2）
化学方法：接枝共聚（组分间有化学反应） 嵌段共聚（组分间有化学反应） 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）
生长以及只有小尺寸银纹对材料的增韧起作用仍存在 着争论。
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14
1.2 银纹-剪切带理论
Bucknall等人的研究表明,在塑料和橡胶 的复合物中,剪切屈服和银纹化同时存在, 并且剪切带还可终止银纹,阻止其扩展成 为裂纹。目前人们普遍接受这一理论。
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15
2 非弹性体增韧机理 2.1 刚性有机粒子(ROF)增韧冷拉机理 Kuraucki和Ohta首次提出了非弹性体增韧理论。该理
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32
1 共混物性能与单组分性能关系
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目 录
双螺杆挤出机诞生的背景和应用 领域 双螺杆机的结构与分类
双螺杆挤出机的工作原理
双螺杆挤出机中的的功能元件 双螺杆对物料的混炼与塑化总结
聚酯改性
PET聚酯的改性一般分为化学改性、物理改性和纳米 复合材料改性。其中物理改性以其简单易行而应用普 遍。 在聚酯的物理改性中，双螺杆机不可或缺。
双螺杆挤出机的结构
相同 点
与单螺杆相比
• 包括挤压系统、传动系 统、加热冷却系统 • 功能基本上与单螺杆挤 出机相同
不同 点
• 两根螺杆，水平放置 • 机筒内孔为双孔 • 有排气系统（螺杆有排 气段，机筒有排气口） • 加料装置，定量加料
双螺杆挤出机的结构与分类
双螺杆挤出机的分类
1.按照螺杆结构
平行双螺 杆挤出机
锥形
平行
双螺杆挤出机的结构与分类
双螺杆间的开放和封闭
物料的流动空间不同
双螺杆挤出机的结构与分类
双螺杆挤出机的结构与分类
双 螺 杆 挤 出 机 的 类 型
双螺杆挤出机的工作原理
输送机理
单螺杆输送机理：由摩擦和粘性拖曳输送 固体（加料段）：摩擦输送（fs↓、fb ↑ ）
熔体（计量段）：摩擦和粘性拖曳输送
效果好。
双螺杆挤出机的工作原理
输送机理
定量加料：
控制物料的塑化情况，熔融与单螺杆相似
加设排气口： 相邻的腔室间没有压差，气体向料斗方向排气比较 困难，必须设置排气口。
双螺杆挤出机的工作原理
输送机理
加强压缩： 因为固体输送段螺槽未充满，所以要加强压缩，有利
于传热，加速熔融，更好排气。
压缩方式： 改变螺纹导程、螺棱宽度、螺杆外径、螺杆根径、设 置反向螺纹等。
输送机理
2.同向双螺杆对物料的输送机理 特点： 同向双螺杆两螺杆之间没有压迫 效应 同向双螺杆之间一般制作成紧密 啮合，以提高自洁能力。 同向双螺杆两螺杆啮合处的相对 速度 Vr＝2π · n (Rb＋Rs) 具有更强的自洁性
V1S
双螺杆挤出机中的的功能元件
输送元件
① 具有一般螺纹结构，主要起输送作用。 等深、等距、槽宽等于棱宽、纵横向皆封 闭的输送元件 正位移能力强
双螺杆输送机理：强制输送 (正位移输送） 不同类型双螺杆：正位移输送能力不同，输送机理 有差异
双螺杆挤出机的工作原理
输送机理
非啮合型双螺杆的工作原理 不能形成封闭或半封闭的型腔，无正位移输送条件，
其输送机理与单螺杆相似。
啮合型双螺杆的工作原理 能形成封闭或半封闭的型腔，有正位移输送条件， 其正位移输送程度与封闭程度有关。 只讨论全啮合式双螺杆挤出机输送机理
双螺杆挤出机的工作原理
输送机理
2.同向双螺杆对物料的输送机理 （1）结构（与异向转动双螺杆相比）：
相同点：在啮合区，螺棱插入螺槽形成“C”形室 不同点：“ C” 形室不封闭，两个螺杆间有一个连 续通道 （“C”形室相连）。 通道形成在啮合区（开口处），物料沿一根螺杆 螺槽的“ C” 形室进入另一根螺杆螺槽的“C” 形室 前进，再到啮合区时，又跨回前一根螺杆螺槽的 “C”形室。
合作用差。
间分布较宽。
双螺杆挤出机中的的功能元件
输送元件
② 输送特点 优点 a.输送率高 双螺杆：QP=0
单（Qd+QP+Ql)
Q
双（Qd+Ql)
双螺杆：Q=Qd+QL
0
P
所以需要定量加料（饥饿加料，不能充满） b.螺杆特性线平缓，对机头适应性强—Q随P变化小
双螺杆挤出机中的的功能元件
输送元件
双螺杆挤出机的应用领域
聚合物反应挤出： PU、PA、POM、PMMA 反应成型为型 材、单丝等；
共混、填充改性：PA/玻纤、橡塑共混（PP/EPDM、
PP/POE等）、塑塑共混（合金） 废塑料再生利用：将形状、比重、品种不同的聚合物 回收、 利用 成型加工HPVC管材、异型材等
双螺杆挤出机的结构与分类
双螺杆挤出机的分类
双螺杆挤出机的分类
全啮合
非啮合
部分啮合
双螺杆挤出机的分类
双螺杆挤出机的分类
3.按照螺纹的旋向与转向分类
异向双螺杆：异向螺纹、异向转动 （异向向内、异向向外）
同向双螺杆： 同向螺纹、同向转动
异向
同向
双螺杆挤出机的结构与分类
双螺杆挤出机的分类
双螺杆挤出机 的转动方向： 平行双螺杆（异向、同向） 锥形双螺杆（异向）
双螺杆挤出机的工作原理
输送机理
2.同向双螺杆对物料的输送机理 VB A VA
B
同向双螺杆中物料形成
通道。
双螺杆挤出机的工作原理
输送机理
2.同向双螺杆对物料的输送机理 注意：啮合型同向双螺杆的纵向必须开放，否则，螺杆
会发生干涉而不能啮合。即螺槽宽度大于螺棱宽度，纵
向有通道。
双螺杆挤出机的工作原理
程差异大（同进不同出） 停留时间分布宽，少部
分停留时间长，易分解，难控制。
双螺杆：稳定输送，QP ≈ 0， QL也很少，物料历
程基本相同，停留时间分布窄，停留时间短。
双螺杆挤出机中的的功能元件
输送元件
W% 双螺杆挤出机
单螺杆挤出机
t
物料在单、双螺杆中的停留时间
双螺杆挤出机中的功能元件
输送元件
锥形双螺 杆挤出机
双螺杆挤出机的结构与分类
平 行 双 螺 杆 挤 出 机
双螺杆挤出机的结构与分类
平 行 双 螺 杆 挤 出 机
双螺杆挤出机的结构与分类
双螺杆挤出机的分类
2.按照螺杆相对位置（啮合方式）分类 全啮合（A= r +R） A-两根螺杆中心距离
非啮合（A≥2 R ） （体现不出双螺杆的优点） 部分啮合（ r +R ≤ A≤ 2 R ）
双螺杆挤出机中的的功能元件
混合混炼元件
沟槽式混合元件 开设垂直于螺棱的沟槽，起到回混作用。
双螺杆挤出机中的的功能元件
混合混炼元件
捏 合 盘
偏心圆形 混合比较难以 混合的物料。
菱形 剪切不强烈， 适用于剪敏性 的物料
曲边三角形 剪切强烈，适 用于能承受剪 切的物料
双螺杆挤出机中的的功能元件
谢 谢
双螺杆挤出机的工作原理
输送机理（全啮合型）
1.异向双螺杆对物料的输送机理
① 特点（形成C形室沿螺杆轴向移动）
共轭纵横向全封闭的矩形螺槽，异向旋转
双螺杆挤出机的工作原理
输送机理（全啮合型）
1.异向双螺杆对物料的输送机理
分开看：两根旋向不同的双螺杆 合着看：啮合区 一根螺杆螺棱插入另一根螺槽中，把两个连续的 螺旋通道分割成一段段的封闭“C”形室，室数与螺 纹圈数相同。 动 作：螺杆转动，“C”形室前移（轴向移动）螺
混合作用差
用于固体输送和熔体输送
双螺杆挤出机中的的功能元件
输送元件
等深、等距、窄棱纵横向皆开放的输送元件
螺槽和棱宽基本接
近，可在较短的时
间内建立起较高的 压力。
纵横向开放较大的输 纵向开放、横向封闭 送元件，混合作用好， 的输送元件，具有较 漏流大，物料停留时
强的输送能力，但混
双螺杆挤出机诞生的背景
双螺杆挤出机是在单螺杆挤出机基础上发展起来的 用单螺杆挤出机加工 材 料：掺混料（纤维与树脂） 填充、增强材料（ CaCO3、红泥、矿渣等） 出现问题：吃料难、熔融难、塑化差
70年代以来，双螺杆挤出机发展十分迅速，欧洲100% 管、板、异型材制品用双螺杆挤出机加工
缺点
a.挤出量波动 螺纹末端：终啮合点打开：出料 终啮合点啮合：不出料 每转一周，就有一瞬间，无物料挤出。
异向比同向更突出，必须想办法解决挤出量波动的问题
b. 排气性能差—气体被围在螺槽内 所以挤出机要设排气段，并有抽真空系统排气系统
双螺杆挤出机中的的功能元件
输送元件
② 输送特点
缺点
c.异向双螺杆易产生压延效应 在啮合处，物料被拉入间隙，物料受挤压同时 对螺杆产生较大反作用力—分离力，使螺杆弯曲， 对机筒产生磨损，称为“压延效应”。 异向向内双螺杆：压延效应严重，使用甚少 异向向外双螺杆：n=8～50rpm，减轻机筒磨损 同向转动双螺杆：不产生压延效应，n=300rpm
杆转动一圈，“C”形室前移一个导程的距离。
双螺杆挤出机的工作原理
输送机理（全啮合型）
1.异向双螺杆对物料的输送机理
② C形室沿螺杆轴向移动的速度为： VL＝t ·n，其中 t为螺杆导程，n为螺杆转速 异向全啮合双螺杆挤出机的理论挤出量： Q＝2n ·V，其中V为单个C型小室的体积 实际上，由于存在螺杆与机筒内壁的间隙，漏流使 产量不能达到理论产量。
合的物料。
双螺杆对物料的混炼与塑化总结
双螺杆输送能力强，物料停留时间短
必须有强烈的塑化手段和混合方法，以保证物料的 熔融和均化 机筒加热 间隙中产生强剪切（比单螺杆多4种间隙）
同向螺杆历程长，物料分流、合并，进入不同螺杆
C形室。 混合效果好，用于共混、填充、造粒 加入各种混炼元件，提高塑化、混合作用。
双螺杆挤出机的工作原理
输送机理
⑤ 两螺杆间存在间隙，两螺杆产生分离力更大。
双螺杆挤出机的工作原理
输送机理
⑥ 异向双螺杆挤出机的设计及操作特点 两螺杆主要设计成螺纹式：
有正向螺纹、反向螺纹和特种螺纹之安排
两螺杆之间的间隙： 间隙越小，剪切速率越大，分散混合效果好 , 但两螺 杆的分离力大。 间隙越大，剪切速率越小，但通过量越大，分布混合
混合混炼元件