聚合物的填充改性
高分子改性复习题及答案
简答题：接枝共聚反应的原理是什么？答：接枝共聚反应首先要形成活性接枝点，各种聚合机理的引发剂或催化剂都能为接枝共聚提供活性种，而后产生接枝点。
活性点处于链的末端，后才形成接枝共聚物。
1、从嵌段共聚物的角度来说，热塑性弹性体的组成是什么？各组成的作用是什么？答：热塑性弹性体是由大量的软嵌段和少量的硬嵌段组成的两相嵌段共聚物。
软硬两种嵌段各有各的用处，软嵌段提供柔韧的弹性，而硬嵌段则提供物理交联点和起填料的功能。
2、反应挤出过程对工艺条件的要求是什么？答：①高效率的混合功能：②高效率的脱挥功能③高效率的向外排热功能④合理的停留时间⑤强输送能力和强剪切功能1、什么是热力学相容性和工艺相容性？为什么说工艺相容性比热力学相容性应用更普遍？答：热力学相容性是指两种聚合物在热和比例时都能形成稳定的均相体系的能力，即指聚合物在分子尺寸上相容，形成均相共混体系。
工艺相容性是指由于聚合物的分子质量很高，黏度特别大，靠机械力场将两种混合物强制分散混合后，各项的自动析出或凝聚的现象也很难产生，故仍可长期处于动力学稳定状态，并可获得综合性能良好的共混体系。
因为工艺相容性仅仅是一个工艺上比较的概念，期含义是指两种材料共混对分散的难易程度，和所得的共混物的动力学稳定性，对于聚合物而言，相容性有两方面含义：一是可以混合均匀的程度，二是混合的聚合物分子间作用力，若分子间的作用力越相近，则越容易分散均匀，分散性越好。
2、影响聚合物共混的结构形态因素是什么？简述如何影响。
答：①两相组成的配比：在“海-岛”结构两相体系共混物中，确定哪一相为连续相，哪一相为分散相具有重要意义，可计算理论临界含量。
小于26%为分散相，大于74%为连续相。
②熔体黏度：黏度低的一相倾向于生成连续相，黏度高的一项倾向于生成分散相。
③黏度与配比的综合影响④粘度比、剪切应力及界面的综合影响：当分散相与之连续相黏度相等时，分散相粒径d达到一个最小值，当界面张力降低时，分散相颗粒粒径d变小，当剪切应力增大时，分散相粒径降低。
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。
聚合物改性复习题
1、聚合物改性的定义，改性的方法。
答：聚合物改性：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。
主要方法：共混改性、填充改性、复合材料、化学改性、表面改性。
共混改性指两种或两种以上的聚合物经混合制成宏观均匀的过程。
填充改性指人们在聚合物中添加填充剂有时只是为了降低成本，但也有很多时候是为了改善聚合物的性能。
复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。
化学改性是通过化学反应改变聚合物的物理、化学性质的方法。
表面改性：改善工件表面层的机械、物理或化学性能的处理方法。
2、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：第二章：基本观点：1、共混物与合金的区别。
答：高分子合金不能简单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、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。
2、共混改性的分类（熔融、乳液、溶液和釜内）答：按照共混时物料的形态：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。
斧内共混：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。
3、共混物形态研究的重要性。
答：共混物的形态与共混物的性能密切相关，而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，所以，共混物的形态研究就成了研究共混工艺条件和共混组分分配与共混物性能的关系的重要中间环节。
4、共混物形态的三种基本类型——均相体系、非均相体系（海岛结构、海海结构）答：一是均相体系。
二是非均相体系（两相体系）：包括“海-岛结构”------连续相+分散相。
“海-海结构”------两相均连续，相互贯穿。
5、相容性对共混物形态结构的影响。
03第三章 填充改性
若以力线密度形象地表示材料各 处应力强度的分布，力线密度越 大的位置的应力强度也越大，通 过填料的力要比通过塑料的力多， 因此填料的位置上应力集中。 填料的模量较大，因此填料的两 极应力集中。
（在橡胶增韧改性中，在橡胶球的赤道面上应力集中。）
F f
F
总的结果：σ＝E·ε＝σp＋σf ＝Ep·εp· p＋Ef·εf· f V V ∵εp＝εf＝ε ∴E＝Ep· p＋Ef· f V V
二、拉伸强度和断裂伸长率
1、ε
b
在有粘合的情况下（存在界面键）：
εb(填)/εb(未)＝1－(V2
)1/2
ε（填） b ε（未） b
从上式和上图可以看出，粘合对断裂伸长率 不利，断开时，在有粘合的情况下，不是界 面断开，而是在塑料的基体处脱开，这样形 成的空穴大，应力集中严重、断裂加快。
2、σ
b
表面物理化学特性：
**表面张力－
高能表面（表面张力大于100dyn· s/cm） 低能表面（表面张力小于100dyn· s/cm） **表面与聚合物成键能力－共价键、极性吸附。 考察填料微粒形状的二个基准是：
粒度（直径）及粒度分布；
比表面积：表面积/重量（m2/g）
粒度：过筛：目数――孔数/in2。 如40～60目的填料，表明是可通过40目筛而不通 过60目的填料。 粒度分布：各个不同筛间的分布。 如上述40～60目的填料的粒度分布可以有多种分 布形式。
金属粉末 其他无机物
铜粉、青铜粉、铝、锌、铅、钢粉、不锈钢粉等 石膏（CaSO4）、BaSO4、 BaSO3、MoS2、 SiC、石墨等
B、工业废渣
红 泥（铝冶炼厂副产物） 硼 泥（硼砂Na3BO3副产物） 白 泥（造纸厂副产物） 粉煤灰（发电厂副产物）
几种填料对PP的改性
几种填料对PP的改性目前原料价格的上涨，促使塑料改性的迅速发展。
在提高或保障塑料性能的前提下，通常在塑料中添加一些无机材料或其它材料，降低塑料制品的生产成本。
下面介绍几种主要填料及对PP改性效果。
塑料加工界曾经认为，在保持材料性能的前提下，加入无机填料可以降低成本。
虽然无机填料比聚合物便宜很多，但也重很多，而塑料制品是以体积为单位来交易的。
下面分析在什么条件下，按体积衡量的填充聚合物材料成本才会降低。
要使单位体积填充聚合物材料的价格小于单位体积纯聚合物的价格，则需满足P*ρ≤P1*ρ1（1）其中P、P1分别为填充聚合物、聚合物基体的价格（万元/吨）；而ρ、ρ1分别为填充聚合物、聚合物基体的密度（ton/ m3）填充聚合物材料的密度ρ为1/ρ=(1- w2)/ρ1+ w2/ρ2（2）其中ρ2为无机填料的密度（ton/ m3），w2为填料加量（%）将式（2）代入式（1）整理得P/ P1≤1-(ρ2-ρ1)/ρ2*w2（3）如填充聚合物材料的价格P表示为P= P1*(1- w2)+ P2*w2+Δ（4）其中P2为无机填料的价格（万元/吨），Δ为加工费用（万元/吨）将式（4）代入式（3）整理得P2 / P1≤ρ1 / ρ2 -Δ/ (P1*w2)（5）只有满足式（5）条件下，按体积衡量的填充聚合物材料成本才降低。
如对于聚烯烃来说P1取1（万元/吨），ρ1取1（ton/ m3）；一般无机填料如二氧化硅、滑石粉、重质碳酸钙ρ2取2.5（ton/ m3）；填充量w2取0.3；加工费用Δ取0.1（万元/吨），则由式（3）可得填充聚烯烃的价格P最高为P≤(1-(ρ2-ρ1)/ρ2*w2) *P1= (1-(2.5-1)/2.5*0.3) *1=0.82（万元/吨）根据式（5）无机填料的价格P2最高为P2 ≤(ρ1 / ρ2 -Δ/ (P1*w2))*P1=(1/2.5-0.1/(1*0.3))*1=1/15（万元/吨）若对于尼龙来说P1取2（万元/吨），ρ1取1.13（ton/ m3）；高岭土ρ2取2.6（ton/ m3）；填充量w2取0.3；加工费用Δ取0.1（万元/吨），则由式（3）可得高岭土填充尼龙的价格P最高为P≤(1-(ρ2-ρ1)/ρ2*w2) *P1=(1-(2.6-1.13)/2.6*0.3) *2=1.6（万元/吨）根据式（5）高岭土填料的价格P2最高为P2 ≤(ρ1 / ρ2 -Δ/ (P1*w2) )*P1=(1.13/2.6-0.1/(2*0.3))*2=0.5（万元/吨）非金属矿物填料的作用和性能（1）非金属矿物填料的作用无机非金属矿物填料的主要作用是增量、增强和赋予功能。
聚合物共混改性填充改性
聚合物共混改性原理
填充及增强改性的意义
填料不仅具有降低聚合物材料的成本的作用，更重要 的是改善聚合物的某些性能，甚至赋予聚合物材料某 些特殊功能，从而拓展聚合物的应用领域。同时，某 些填料的应用使聚合物材料的环保性增强。
聚合物共混改性原理
填充增强改性的重要性
➢ 它是获得具有独特功能新型高分子化合物最便宜的途径。 ➢ 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
聚合物共混改性原理
用途
1) 增量，降低成本。 2) 提高制品的耐热性，例如在聚丙烯中添加40％的CaCO3，其
热变形温度可提高20℃左右。 3) 改进塑料的散光性，起到遮光或消光的作用。 4) 改善塑料制品的电镀性能或印刷性能。 5) 减少制品尺寸收缩率，提高尺寸稳定性。
聚合物共混改性原理
二﹑硅酸盐
聚合物共混改性原理
填料的性质
一﹑填料的几何形态
部分矿物颗粒的几何形状与尺寸对比特征
聚合物共混改性原理
对于片状填料，表征其几何形态的重要参数是径厚比，即片状颗粒的 平均直径与厚度之比。
对于纤维状填料，往往采用长径比的概念，即纤维状颗粒的长度与平 均直径之比。
粒径是表征填料颗粒粗细程度的主要参数。一般来说填料的颗粒粒径 越小，假如它能分散均匀，则填充材料的力学性能越好，但同时颗粒 的粒径越小，要实现其均匀分散就越困难，需要更多的助剂和更好的 加工设备，而且颗粒越细所需要的加工费用越高，因此要根据使用需 要选择适当粒径的填料。
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 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。
填充改性
前言 (1)第一章填充改性 (2)1、填充改性的基本概念 (2)2、填充改性PP (3)3、实例填充PP M-10 (3)第二章增强改性 (5)1、增强改性基本概念 (5)2、增强剂种类 (6)3、影响增强改性性的因素 (6)4、玻纤增强热塑性塑料制造工艺 (7)5、玻纤增强塑料的性能 (7)6、实例增强AS (7)第三章共混改性 (9)1、共混改性基本概念 (9)2、共混改性的意义 (10)3、共混改性树脂 (10)4、ABS/PC共混制备合金 (11)第四章阻燃 (14)1、阻燃剂的分类 (14)2、阻燃机理 (15)3、阻燃剂的品种及性质 (16)4、实例阻燃PP (18)参考资料 (21)塑料工业作为新世纪的朝阳工业正大蓬勃快速发展，塑料改性技术的进步和改性塑料行业应运而生，成长壮大已成为塑料工业持续发展的新增长点，改性塑料行业不仅成为塑料工业不可缺少的一部分，而且显著地带动了非金属矿深加工、塑料原料、助剂以及塑料加工机械等行业的迅猛发展，同时也因改性塑料材料的性能改进或被赋予新的功能，大大扩大了塑料行业的应用领域。
本书比较全面的介绍了改性工程塑料的几个大方面，本人以填充改性、共混改性、增强改性以及阻燃技术的技术及理论比较系统的说明。
并且每种改性还举了一个实例供读者参考，由于本人在工作实习期撰写此书，在收集、整理资料和撰写作出了艰辛的努力，但由于时间紧，涉及的面宽，收集信息的能务和渠道有限，再加上本人专业知识不够丰富，难免存在这样或那样的问题，我希望老师及读者批评指正。
编者第一章填充改性一、填充改性的基本概念填充改性是塑料物理改性方法之一，所谓填充改性是指在塑料成型加工过程中加入无机或有机填料，从而可以使塑料制品的性能得到改善或使塑料制品的原料成本降低达到增量的目的。
填料的种类很多，有把填料分成两在类：无机填料和有机填料caco3 滑石粉云母高岭土sio2 Tio2赤泥硅灰石破璃微珠Baso4 caso4 炭黑1、影响填充改性性能的因素（1）填料的形状填料形状大致可分为圆球状、薄片状、粒状、柱状、纤维状等。
高分子材料改性
1填充改性：在聚合物基体中或在聚合物加工成型过程中加入一系列在组成结构不同固体添加物。
2混杂增强：是一种以上不同品种的增强纤维或其他增强材料匹配在一起用于聚合物得到复合材料。
3纤维的临界长度lc：以基体包裹纤维的复合物在顺纤维轴上拉伸。
当从整体传到纤维上的应力刚能使纤维断裂时纤维的应有长度。
4 IPN：是两种或两种以上的共混聚合物，分子链相互贯穿并至少一种聚合物分子链以化学键的方式交联而形成的网络结构。
5高分子合金：在显微镜下观察可以聚合物共混物具有类似金属合金的相结构（即宏观不分离，微观非均相结构）称为高分子合金。
6相容性：指聚合物彼此互相容纳，形成宏观均匀材料的能力。
7纳米复合材料：指其中至少有一相物质是纳米级（1—100nm）范围内的多相复合材料。
8海-岛结构：是一种两相体系，且一项为连续相，一相为分散相，分散相分散在连续相中，就好像海岛分散在大海中一样。
9等粘点：A组分与B组分熔体黏度相等的这一点，称为“等黏点”问答可能题1.熔融态化学反应类型及各自的影响因素？答：类型：交联反应、接枝反应、降解反应、官能团反应。
影响交联因素：1过氧化物的品种与用量2交联时间与温度3环境气氛4抗氧剂5酸性物质6填充剂7助交联剂影响接枝因素：1接枝单体的含量2引发剂3反应温度4反应时间5交联或降解的控制6共单体2填料的性质？答：（1）几何形态特征：球状（加工流动性）：玻璃微珠片状（刚性）：云母、滑石粉（2）粒径小，填充效果好（分散均匀）粒径表示方法：1.平均粒径（） 2.目数（每平方英寸筛网上的筛孔数） 3.比表面积（）（3）表面形态与性质：光滑（加工流动性）、粗糙（机械互锁、有大量微孔（有一定互锁作用）3.填料的分散混合过程？答：大致分四个过程。
<1>使聚合物添加剂粉碎。
将聚合物和填料加入到体系中，在外界作用下将大块聚合物和添加剂破碎成较小粒子。
<2>使添加剂渗入到聚合物中。
聚合物在剪切热和传导热作用下，降到黏流状时，使速度加快，较小粒子克服聚合物内聚力，渗入到聚合物中。
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。
螺杆组合和填充改性
填充改性在聚合物中添加其它无机或有机物（添加剂），以改变其力学性能、加工性能、使用性能或降低成本的方法。
填充改性中的填充剂可起到多种作用：增量、增强和赋予功能，其中以增量为主。
（1）增量在聚合物中添加廉价的填充剂以降低成本、节约原材料，其主要作用是增量，故这时的填充剂也称增量剂。
（2）增强填料可提高聚合物的力学性能和热性能，其效果在很大程度上取决于填料的形态等物理性能。
（3）赋予功能填料可赋予聚合物自身所没有的一些特殊功能，此时填料的化学组成往往起着重要作用。
多数以颗粒状填料填充的混合物，其结构形态类似于聚合物共混物中有一个连续相的结构，填料为分散相（只是粒度更小一些），而聚合物为连续相。
在连续相与分散相之间有一界面层，两相通过界面层结合在一起。
界面层的粘结作用，因树脂的性质、填料的性质不同而不同。
填充剂在聚合物内的分散状态，对填充改性聚合物的性能，尤其是力学强度影响极大。
填充剂若以很小而均匀的粒径均匀地分布在聚合物中，则会使填充聚合物具有良好的力学性能和制品尺寸稳定性。
相反，如果填充剂的粒径很不均匀，有大有小，且在聚合物中分布不均匀，则填充聚合物的力学性能会不好。
但填充剂粒子也不能过细，因极细的微粒易产生自身凝聚，不易分散，也会造成分散不均，影响力学强度的提高。
纳米材料用来作填充改性，就会遇到这个问题，必须设法解决，否则发挥不了纳米材料的作用。
填充剂在聚合物中的分散状态，与其表面活性、混合工艺等有关。
如能实现填充剂与树脂之间的良好化学结合，就会大大提高填充效果，还会使某些填充剂起到增强作用。
实现良好的化学结合最有效的方法是用偶联剂对填充剂、增强剂进行表面处理。
常用的偶联剂有硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂等。
常用的填充剂有碳酸钙、炭黑、滑石粉、红泥、硅灰石、粉煤灰、铁泥、云母和金属填充物等。
根据塑料高填充改性的特点，要求改性设备必须适应其要求。
在20世纪80年代中后期，我国开始采用平行啮合双螺杆挤出机应用到高填充改性领域，取得了较好的效果。
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。
第2章 聚合物的填充改性
（2）化学结构：即粒子表面的化学性质，如氧化铝、二氧 化硅、二氧化钛的表面存在多种形式的羟基；碳黑具有很强 的反应性能，能与空气中氧，水反应形成羟基、羰基、羧基 等官能团。
二.填料-聚合物界面
1.填充聚合物组成
（1）聚合物 良好的综合性能；对填料有较强粘结力；良好的工艺性能。 （2）填料 填料颗粒的几何形状和颗粒粒径对填充量的影响 （3）偶联剂及表面处理剂 （4）其它助剂 增塑剂、增韧剂、稳定剂、润滑剂、分散剂、改性剂、着色剂
2.填充聚合物的形态
（1）宏观结构形 态
（3）硬度
硬度高提高耐磨性；损耗加工设备。
例如目前流行的铺地材料半硬质聚氯乙烯塑料地 板块，用石英做填料的制品非常耐磨和耐刻画，售 价尽管比碳酸钙填充的高1／3，聚氯乙烯仍然为人 们所欢迎。
（4）颜色及光学特性
基本要求：为对所填充的塑料基体的色泽不带来明显的变 化或避免对基体的着色带来不利影响通常都希望填料本身 是无色的，当然这对大多数填料是不可能的，但至少应当 是白色的，而且白度越高越好。
电子显微镜获得的界面信息主要有以下两种。
1）填料在聚合物基体中的分散情况。 2）填料与聚合物基体界面的粘附情况。
第二节 填料的种类和特性
一.填料的种类和作用 按化学组成可分为有机和无机填料； 按来源可分为合成和天然填料； 按外观形状可分为粒状、片状、纤维状及中空徽珠填
料； 按功能可分为增强剂和填充剂。
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。
PP改性
聚丙烯（PP）改性技术介绍1、填充改性填充改性是在塑料中添加相对廉价的非金属矿粉体材料或其它材料，从而降低制品的原材料成本，同时还可以改善塑料材料某些性能，比如刚性、硬度和耐热性等。
通常使用的非矿粉体材料有碳酸钙（轻钙、重钙）、滑石粉、云母粉、高岭土、硅灰石粉、氢氧化铝、氢氧化镁或水镁石粉、沉淀硫酸钡或重晶石粉等。
表1列出几种主要填充材料及在聚丙烯塑料中的改性效果。
表1 几种主要填料及对PP改性效果填料种类改性效果碳酸钙（重钙、轻钙）增量降低成本、提高抗冲击性能、改善印刷性滑石粉（片状）增量降低成本、提高刚性和耐热性、提高尺寸稳定性云母粉（片状）显著提高刚性和耐热性，提高尺寸稳定性和耐高温蠕变性煅烧高岭土提高电绝缘性硅灰石（针状）有一定增强效果、提高表面硬度沉淀硫酸钡（重晶石粉）提高制品表面光泽、增大材料密度氢氧化铝、氢氧化镁（水镁石粉）作为阻燃剂使用，达到填充、阻燃、消烟三重效果炭黑制作导电塑料，达到永久抗静电效果，提高耐光照老化性金属粉末制作导电塑料，达到永久抗静电效果木粉降低成本、有利资源再生利用石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯提高润滑性、减小摩擦力填充改性中也存在填料在聚丙烯基体中的分布、分散是否均匀的问题，同时填料颗粒表面需经适当处理才能与非极性聚丙烯的分子有较好的亲合性。
填料的表面处理方法及处理剂的选择是决定填充改性成败的关键。
填充改性PP生产工艺，其主机都是混炼型挤出机，可以根据不同的需要采用不同的螺杆形式。
通常情况下多采用单螺杆挤出机或双波状螺杆挤出机或双波状螺杆挤出机，只有在特殊专用料的生产上采用双螺杆机挤出机，不过对用碳酸钙填充或滑石粉填充、选用单螺杆或双波状螺杆挤出设备完全可以实现。
2、共混改性采用机械的办法，在已经生成的聚合物中加入其它聚合物，使其性能发生变化称之为共混改性。
以聚丙烯为主体的共混改性可以达到的各种效果见表2。
表2 PP共混改性使用的添加物及改性效果改性效果改性用添加物提高抗低温冲击性乙丙橡胶、EPDM、POE、EVA、SBS提高透明性LDPE、乙丙橡胶、POE提高着色性聚酰胺、聚氨酯、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸酯、聚酯、聚偏二氯乙烯提高气密性（气体阻隔性）聚酰胺、聚偏二氯乙烯改进抗静电性聚乙烯醇在共混改性中必须注意不同聚合物之间的相容性，在相容性较差的两种聚合物共混时，往往需要加入分别和两种聚合物相容性都好的第三组分，称之为相容剂。
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。
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and easy to control 3. Stable conductivity
4. Excellent dispersability 5. Colorability for the white and
填充改性的基本原理 填料的种类与特性 填料的表面处理 填充聚合物的改性效果 填充聚合物的制备与加工
第一节 填充改性的Байду номын сангаас本原理
一、填料的作用
1、增量 2、增强 3、赋予功能（P37表2－1）
导电塑料---过电流保护元件
蓄冷器
二、填料的性质
1、填料的几何形态特征 2、粒径 3、表面形态与性质 4、物理性质
/ww/i_ e/29865/amtec_e/amtec_e.html
2、钛酸钾晶须（Potassium Titanete Whisker）
TISMO
刹车片
(1)高模量；（2）高耐热；（3）高耐磨； （4）低线胀系数
DENTALL (Advanced Conductive Materials )
导电机理
导电机理 （1）导电通道(conductive path)； （2）隧道效应(tunnel-effection) ； （3）场致发射(field-emission)
六、有机物 1、木粉 (wood-plastics composite) 缩写为“WPC”
2、淀粉
生物降解农用地膜 降解薄膜制品 生物降解片材
（4）其它助剂 增塑剂；增韧剂；稳定剂；分散剂；润滑 剂；抗氧剂；光稳定剂；着色剂等。
2、填充聚合物的形态 （1）按相的连续性特征划分
（2）填料流动取向对填充聚合物宏观结构形 态的影响
3、填料－聚合物界面的形成 两个阶段：
（1）接触及浸润阶段； （2）聚合物的固化过程。 结果：由于填料及聚合物的表面组成总是
与其本体有所不同； 在填料与聚合物之间必然要形成一个 新的界面区。
第二节 填料的种类与特性
一、碳酸盐 1、重质碳酸钙（重钙） 2、轻质碳酸钙（轻钙）
二、硅酸盐
1、滑石粉 （含水硅酸镁） 稍带层片状结构
对提高刚性，HDT较有效 尤适用于PP
2、云母粉（主要成分：硅铝酸钾） 径厚比大
增强效果优异 对提高刚性，HDT 较大大优于滑石粉 抗翹曲变形形好
Non-toxic & Non-Halogen Flame Retardants
问题1：高聚物的燃烧机理？
问题2：氢氧化镁、氢氧化铝的阻燃机理？
联系问题1：归纳一下高聚物的燃烧的 三要素是什么？（氧、热、可燃性物质）
问题3：氢氧化镁、氢氧化铝在应用于阻燃时 有何异同？
五、单质 1、石墨（生产导电、抗静电制品、导热材料） 2、金属粉（生产导电、导热、电磁屏蔽制品） 3、炭黑（生产导电、抗静电制品）
transparent types
第三节 填充剂的表面处理
一、填料表面处理的作用机理
1、表面物理作用（填料表面与处理剂的结合是分子间作用力 ）
（1）表面涂覆（也称包覆和涂层） 利用无机物或有机 物（主要是表面活性剂，水溶性或油溶性高分子化合物及 脂肪酸皂等）对填料表面进行包覆以达到改性的方法。 （2）表面吸附 使填料表面以物理力形式结合上一层表 面处理剂，但两者之间有较强的物理吸附作用。 2、表面化学作用（填料表面是通过产生化学反应而与处理剂相 结合 ） 通过表面改性剂与颗粒表面进行化学反应或化学吸附（包 括表面取代、水解、聚合和接枝等）的方式完成。
（1）密度；（2）吸油值；（3）硬度； （4）颜色与光学特性；（5）热性能； （6）电性能；（7）磁性能 5、热化学效应
目数，就是孔数，就是每英寸 长度上孔的数目。目数越大， 孔径越小。
微米，作为估算，目数×孔径 （微米数）≈15000。比如， 400目的筛网的孔径为38微 米左右；500目的筛网的孔 径是30微米左右。
农用可降解育秧钵
生物降解 淀粉基系 列产品
七、晶须
1、氧化锌晶须（Tetra pod shape Zinc Oxide Whiskers)(Single Crystal)
characteristics
Low-shrinkage and high-fluidity of this material enables superior precision molding
3、硅灰石粉（硅酸钙组成） 典型的针状结构
4、玻璃微珠 空心玻璃微珠（漂珠）
三、硫酸盐 1、硫酸钡（对X射线有很高的反射率） 2、硫酸钙 四、氧化物与氢氧化物 1、二氧化硅（白炭黑）（橡胶补强性填料、涂料） 2、氢氧化铝（阻燃填料）(trihydroxide,
hydrated alumina, aluminium hydroxide 3、氢氧化镁（阻燃填料）
炭黑(carbon black)－－其体积电阻率 (volume resistivity)为10-1～103Ω·ｃ ｍ
炭黑的元素组成及晶体结构类似于石墨 (graphite)
炭黑颗粒具有高结构性－枝状结构
经混炼、加工成型后，炭黑以粒子形式分 散于塑料中，随着炭黑添加量的增加，粒 子间距降低，当接近或呈接触状态后，形 成大量导电网络通道，使得材料的体积电 阻和表面电阻降低，导电性能提高。
第二章 聚合物的填充改性
填充改性 填充剂（填料）
聚合物的填充改性，是指在聚合物基 体中添加与基体组成及结构不同的固 体（加工温度下不熔融）添加物，以 降低成本，或是使聚合物制品的性能 有明显改变（ 或在稍稍削弱某些方 面性能的同时，使人们所希望的另一 些方面的性能得到明显提高）
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
Holds stable and high-level antistatic capacity and conductivity
High dimensional stability and accuracy is provided by the anisotropy-damping effect of moldings
孔径
指相邻的两根平行的丝内侧之 间的距离，计算公式如下： 孔径（mm）=25.4（mm） ÷目数-丝径（mm）
三、填充聚合物的界面
1、填充聚合物的构成 （1）聚合物基体（综合性能、粘接性、工艺性）
（有效办法：考虑复合聚合物基体） （2）填料（堆砌系数很重要）
最大密 堆积
最小密 堆积
（3）偶联剂或表面处理剂