高分子材料改性-PPT课件
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《高分子化学》PPT课件
纤维增强效果
纤维增强可以显著提高高分子材料的拉伸强度、弯曲强度 、冲击强度等力学性能，同时还可以改善材料的耐塑料、复合材料等领域，如 玻璃纤维增强塑料（GFRP）、碳纤维增强塑料（CFRP） 等。
加工成型技术
加工成型方法
高分子材料的加工成型方法包括注塑成型、挤出成型、吹塑成型、压延成型等。这些方 法各有特点，适用于不同形状和尺寸的高分子制品的生产。
高分子催化剂
高分子催化剂在石油化工、有机合成 等领域具有催化效率高、选择性好等 优点。
生物医用高分子材料
生物医用高分子材料如人工器官、药 物载体、生物传感器等在医疗卫生领 域具有广泛应用前景。
发展趋势
向高性能、高功能化、智能化方向发 展，同时注重环保和可持续发展。
06
实验部分：高分子化学实验操作与注意事 项
汽车工业
轮胎、密封件、减震件等是汽车橡胶制品的 主要应用领域。
医疗卫生
医用手套、输液管、医用胶布等橡胶制品在 医疗卫生领域具有广泛应用。
日常生活
橡胶鞋、橡胶管、橡胶带等橡胶制品在日常 生活中随处可见。
发展趋势
向高性能、高耐磨、环保型橡胶方向发展， 如绿色轮胎、热塑性弹性体等。
纤维领域应用及发展趋势
发展历程
从天然高分子到合成高分子，经 历了漫长的岁月，随着科技的进 步，高分子化学得到了迅速的发 展。
高分子化合物分类与特点
分类
根据来源可分为天然高分子和合成高 分子；根据性能可分为塑料、橡胶、 纤维等。
特点
高分子化合物具有相对分子质量大、 分子链长、多分散性、物理和化学性 质独特等特点。
高分子化学研究意义
《高分子化学》PPT 课件
目录
• 高分子化学概述 • 高分子化合物合成方法 • 高分子化合物结构与性能 • 高分子材料改性与加工技术 • 高分子材料应用领域及发展趋势 • 实验部分：高分子化学实验操作与注意事
纤维增强可以显著提高高分子材料的拉伸强度、弯曲强度 、冲击强度等力学性能，同时还可以改善材料的耐塑料、复合材料等领域，如 玻璃纤维增强塑料（GFRP）、碳纤维增强塑料（CFRP） 等。
加工成型技术
加工成型方法
高分子材料的加工成型方法包括注塑成型、挤出成型、吹塑成型、压延成型等。这些方 法各有特点，适用于不同形状和尺寸的高分子制品的生产。
高分子催化剂
高分子催化剂在石油化工、有机合成 等领域具有催化效率高、选择性好等 优点。
生物医用高分子材料
生物医用高分子材料如人工器官、药 物载体、生物传感器等在医疗卫生领 域具有广泛应用前景。
发展趋势
向高性能、高功能化、智能化方向发 展，同时注重环保和可持续发展。
06
实验部分：高分子化学实验操作与注意事 项
汽车工业
轮胎、密封件、减震件等是汽车橡胶制品的 主要应用领域。
医疗卫生
医用手套、输液管、医用胶布等橡胶制品在 医疗卫生领域具有广泛应用。
日常生活
橡胶鞋、橡胶管、橡胶带等橡胶制品在日常 生活中随处可见。
发展趋势
向高性能、高耐磨、环保型橡胶方向发展， 如绿色轮胎、热塑性弹性体等。
纤维领域应用及发展趋势
发展历程
从天然高分子到合成高分子，经 历了漫长的岁月，随着科技的进 步，高分子化学得到了迅速的发 展。
高分子化合物分类与特点
分类
根据来源可分为天然高分子和合成高 分子；根据性能可分为塑料、橡胶、 纤维等。
特点
高分子化合物具有相对分子质量大、 分子链长、多分散性、物理和化学性 质独特等特点。
高分子化学研究意义
《高分子化学》PPT 课件
目录
• 高分子化学概述 • 高分子化合物合成方法 • 高分子化合物结构与性能 • 高分子材料改性与加工技术 • 高分子材料应用领域及发展趋势 • 实验部分：高分子化学实验操作与注意事
聚乳酸的合成与改性ppt课件
聚乳酸(PLA)的简介
聚乳酸属于合成脂肪族聚酯，是一种用途非常广泛的 完全可生物降解的新型高分子材料，它以绿色植物经过现 代生物技术生产出的乳酸为原料，再经过特殊的聚合反应 过程生成的高分子材料，也被称为生物质塑料。它是以可 再生能源而非石油资源的生物基高分子，摆脱了人来对石 油资源的过分依赖。
聚乳酸的特点
法
CH3
3-methoxybutan-2-one
1
3,6-dimethyl-1,4-dioxane-2,5-dione
丙交酯
聚乳酸(PLA)
丙交酯合成原理
开始人们认为，直接缩合法只
能得到相对分子质量低的低聚物。
聚
直接
如今在反应过程中及时除去产生
乳
缩聚
的小分子水的技术，已有所突破。
酸
直接缩聚的方法日渐成熟
合
成
把乳酸单体进行直接缩合已经成为制备聚
的 乳酸的重要方法，其直接缩聚反应过程如下：
方 法 2
O H
H O C C OH
CH3
2-hydroxypropanoic acid
催化剂
O
H OCC
+
2n
CH3
3-methoxybutan-2-one
nH2O
•
COOH
COOH
OH
H
H
OH
CH3
CH3
左旋的L-PLA
开环 阳离子聚合及配位聚合。用于阳离子聚合的
聚
聚合 引发剂主要包括质子酸、路易斯酸及烷基化
乳
试剂，如三氟甲磺酸、甲基三氟甲磺酸等， 阳离子外消旋不可避免，难以得到高相对分
酸
子质量的聚乳酸。阴离子开环聚合的引发剂
聚乳酸属于合成脂肪族聚酯，是一种用途非常广泛的 完全可生物降解的新型高分子材料，它以绿色植物经过现 代生物技术生产出的乳酸为原料，再经过特殊的聚合反应 过程生成的高分子材料，也被称为生物质塑料。它是以可 再生能源而非石油资源的生物基高分子，摆脱了人来对石 油资源的过分依赖。
聚乳酸的特点
法
CH3
3-methoxybutan-2-one
1
3,6-dimethyl-1,4-dioxane-2,5-dione
丙交酯
聚乳酸(PLA)
丙交酯合成原理
开始人们认为，直接缩合法只
能得到相对分子质量低的低聚物。
聚
直接
如今在反应过程中及时除去产生
乳
缩聚
的小分子水的技术，已有所突破。
酸
直接缩聚的方法日渐成熟
合
成
把乳酸单体进行直接缩合已经成为制备聚
的 乳酸的重要方法，其直接缩聚反应过程如下：
方 法 2
O H
H O C C OH
CH3
2-hydroxypropanoic acid
催化剂
O
H OCC
+
2n
CH3
3-methoxybutan-2-one
nH2O
•
COOH
COOH
OH
H
H
OH
CH3
CH3
左旋的L-PLA
开环 阳离子聚合及配位聚合。用于阳离子聚合的
聚
聚合 引发剂主要包括质子酸、路易斯酸及烷基化
乳
试剂，如三氟甲磺酸、甲基三氟甲磺酸等， 阳离子外消旋不可避免，难以得到高相对分
酸
子质量的聚乳酸。阴离子开环聚合的引发剂
《无机高分子》课件
无机高分子材料在新能源领域的应用
总结词
无机高分子材料在新能源领域具有广泛的应用前景，如太阳能电池、燃料电池等。
详细描述
无机高分子材料可以作为光电器件的材料，提高太阳能电池的光电转换效率；还可以作为燃料电池的 电极材料，提高电极的催化活性和稳定性。这些应用有助于推动新能源领域的发展，实现可持续发展 。
激光诱导合成法
利用激光诱导化学反应合成高分子材料的 方法。
生物法
01
02
03
生物发酵法
利用微生物发酵生产高分 子材料，如聚酯、聚氨基 酸等。
酶催化法
利用酶催化反应合成高分 子材料，具有高选择性、 高效率的特点。
基因工程法
通过基因工程技术改造微 生物或植物细胞，生产具 有特殊性能的高分子材料 。
03
详细描述
新型无机高分子材料包括金属有机骨架、多孔碳、无机杂化聚合物等，它们具 有高比表面积、可调的孔径和良好的热稳定性等特点，在气体储存、分离、催 化等领域具有广泛的应用前景。
无机高分子材料的绿色合成方法
总结词
随着环保意识的提高，绿色合成方法 成为无机高分子材料制备的重要方向 。
详细描述
绿色合成方法包括水热法、溶剂热法 、微波合成法等，这些方法具有低能 耗、低污染、高效率等特点，能够制 备出高性能的无机高分子材料，同时 减少对环境的负面影响。
详细描述
无机高分子材料是由无机物通过聚合反应形成的具有高分子 量的聚合物，其分子链由无机原子或离子构成。根据聚合物 的结构和组成，无机高分子材料可分为多种类型，如硅酸盐 、磷酸盐、硫化物等。
无机高分子材料的特性
总结词
无机高分子材料具有优良的耐高温性能、化学稳定性、电绝缘性能和机械性能等 特点。
高分子化学ppt幻灯片课件
产业的发展。
02
高分子化合物结构 与性质
高分子化合物基本结构
链状结构
由长链分子组成，链上原子以共 价键连接，形成线性或支链结构。
网状结构
由三维空间的分子链交织而成，具 有高度的交联性和空间稳定性。
聚集态结构
高分子链在空间中的排列和堆砌方 式，包括晶态、非晶态、液晶态等。
高分子化合物聚集态结构
晶态结构
高分子化学ppt幻灯 片课件
目录
CONTENTS
• 高分子化学概述 • 高分子化合物结构与性质 • 高分子合成方法与反应机理 • 高分子材料制备与加工技术 • 高分子材料性能与应用领域 • 高分子化学前沿研究领域与展望
01
高分子化学概述
高分子化学定义与特点
定义
高分子化学是研究高分子化合物的 合成、结构、性能及其应用的科学。
维。
后处理
纺织加工
对初生纤维进行拉伸、 热定形、卷曲等后处理， 改善纤维的物理机械性
能。
将纤维加工成纱线、织 物等纺织品，满足服装、 家居用品等领域的需求。
05
高分子材料性能与 应用领域
塑料性能及应用领域
塑料主要性能
质轻、绝缘、耐腐蚀、易加工成型等。
应用领域
包装、建筑、汽车、电子电器、农业等。
发展趋势
高分子链在空间中规则排列，形 成晶体。晶态高分子具有优异的
力学性能和热稳定性。
非晶态结构
高分子链在空间中无规则排列， 呈现无序状态。非晶态高分子具
有较好的柔韧性和加工性能。
液晶态结构
介于晶态和非晶态之间的一种特 殊聚集态，高分子链在空间中呈 现一定程度的有序排列。液晶高 分子具有独特的光学、电学和力
高性能化、功能化、环保化。
02
高分子化合物结构 与性质
高分子化合物基本结构
链状结构
由长链分子组成，链上原子以共 价键连接，形成线性或支链结构。
网状结构
由三维空间的分子链交织而成，具 有高度的交联性和空间稳定性。
聚集态结构
高分子链在空间中的排列和堆砌方 式，包括晶态、非晶态、液晶态等。
高分子化合物聚集态结构
晶态结构
高分子化学ppt幻灯 片课件
目录
CONTENTS
• 高分子化学概述 • 高分子化合物结构与性质 • 高分子合成方法与反应机理 • 高分子材料制备与加工技术 • 高分子材料性能与应用领域 • 高分子化学前沿研究领域与展望
01
高分子化学概述
高分子化学定义与特点
定义
高分子化学是研究高分子化合物的 合成、结构、性能及其应用的科学。
维。
后处理
纺织加工
对初生纤维进行拉伸、 热定形、卷曲等后处理， 改善纤维的物理机械性
能。
将纤维加工成纱线、织 物等纺织品，满足服装、 家居用品等领域的需求。
05
高分子材料性能与 应用领域
塑料性能及应用领域
塑料主要性能
质轻、绝缘、耐腐蚀、易加工成型等。
应用领域
包装、建筑、汽车、电子电器、农业等。
发展趋势
高分子链在空间中规则排列，形 成晶体。晶态高分子具有优异的
力学性能和热稳定性。
非晶态结构
高分子链在空间中无规则排列， 呈现无序状态。非晶态高分子具
有较好的柔韧性和加工性能。
液晶态结构
介于晶态和非晶态之间的一种特 殊聚集态，高分子链在空间中呈 现一定程度的有序排列。液晶高 分子具有独特的光学、电学和力
高性能化、功能化、环保化。
高分子材料ppt[完整版本]
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•
1909年 美国人Leo Baekeland用苯酚与甲醛反应制造出第一种完全人工合成的塑料——酚醛树酯。
•
1920年 德国人Hermann Staudinger发表了“关于聚合反应”的论文提出：高分子物质是由具有相同化学结构
的单体经过化学反应（聚合），通过化学键连接在一起的大分子化合物，高分子或聚合物一词即源于此。
• 按高分子排列情况分类：结晶高聚物，非 晶高聚物。
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7
4. 性能介绍
• 高分子材料的结构决定其性能，对结构的控制 和改性，可获得不同特性的高分子材料。高分子 材料独特的结构和易改性、易加工特点，使其具 有其他材料不可比拟、不可取代的优异性能，从 而广泛用于科学技术、国防建设和国民经济各个 领域，并已成为现代社会生活中衣食住行用各个 方面不可缺少的材料。 很多天然材料通常是高 分子材料组成的，如天然橡胶、棉花、人体器官 等。人工合成的化学纤维、塑料和橡胶等也是如 此。一般称在生活中大量采用的，已经形成工业 化生产规模的高分子为通用高分子材料，称具有 特殊用途与功能的为功能高分子
子化学作为一门新兴学科建立的标志。
•
1935年 杜邦公司基础化学研究所有机化学部的Wallace H. Carothers合成出聚酰胺66，即尼龙。尼龙在1938年
实现工业化生产。
•
1930年 德国人用金属钠作为催化剂，用丁二烯合成出丁钠橡胶和丁苯橡胶。
•
1940年 英国人T. R. Whinfield合成出聚酯纤维（PET）。
天然橡胶。
•
1956年Szwarc提出活性聚合概念。高分子进入分子设计时代。
•
1971年S. L Wolek 发明可耐300℃高温的Kevlar。
高分子材料教学课件PPT
• 氢键是与电负性较强的原子相结合的氢原子(如X—H)同时与另 一个电负性较强的原子(如Y)之间的相互作用，即(X—H…Y)．这 些电负性铰强的原子一般是氮、氧或卤素原子．一般认为在氢键 中，X—H基本上是共价键，而H…Y则是一种强而有方向性的范 德华力．这里把氢键归入范德华力是因为氢键本质上是带有部分 负电荷的Y与电偶极矩很大的极性键X—H间的静电吸引相互作用.
5
聚合物分子内与分子间相互作用力
• 物质的结构是指物质的组成单元(原于或分子)之间在相互吸引和排斥作用
达到平衡时的空间诽布．因此为了认识高聚物的结构，首先应了解存在于高聚 物分子内和分子间的相互作用．
• 化学键
构成分子的原子间的作用力有吸引力和斥力，吸引力是原子形成分于的结合力， 叫作主价力，或称键合力．斥力是各原子的电子之间的相互排斥力．当吸引力 和斥力达到平衡时，便形成稳定的化学键．
• 金属键 是由金属原子的价电子和金属离子晶格之间的相互 作用而形成的，无方向性和饱和性，赋予高导电性．在所谓的 “金属螯合高聚”(metallocene po1ymer)中可以说存在金属 键．
2024/6/20
7
• 范德华力
作用能: 2~8kJ/mol
是存在于分子间或分子内非键合原于间的相互作用力．两分子间的 范德华力F(r)及相互作用能E(r)是分子之间距离r的函数如图所示.
2024/6/20
19
重要高分子材料
合成树脂和塑料: 填充增强增韧,降低成本. 教 材P332表7.4
➢ 通用塑料: 应用广, 产量大, 价格廉的塑料. 如聚烯烃: PE, PP, PS等; PVC; 酚醛, 环氧, 聚酯, 尿醛等.
➢ 工程塑料: 综合性能好, 可代替金属作工程材料, 制 造机器零部件的塑料. 最重要的有:
第三章 高分子化学改性
（2）嵌段共聚物的热性能
无规共聚物的模量与温度的关系 两相嵌段共聚物的模量与温度的关 系 从单体A和单体B得到的无规共聚物模量温度关系介于均聚物A和均聚物B之间。 同时只有一个Tg处于两均聚物的Tg之间。无规共聚物的Tg位置与单体的质量分数有 关。 两相嵌段共聚物保持了两种嵌段固有的性质，所以明显有两个Tg。在两个Tg之间有 一个模量平台。这平台的平坦程度取决于相分离的程度。相分离越完善则模量对温 度的敏感性越低。但是，高度分离的嵌段共聚物的两个Tg与含量没有关系，平台位 置却与嵌段含量有关。
(3) 力学性质
可以把嵌段共聚物分为两类，刚性嵌段共聚物和弹性嵌段共聚物。刚性嵌段共 聚物由两个硬嵌段和一个短的软嵌段组成。弹性嵌段共聚物一般含有两个软嵌段与一 个短的硬嵌段。 只有两种硬嵌段组成的刚性嵌段共聚物的抗蠕变等力学性能好，由于高度的相 分离和相间的黏着力好，使得硬-硬嵌段共聚物固有的延展性得以保留。共聚物常常 是脆性的，通过与小部分的软嵌段组成嵌段共聚物，体系中的两相特性和软嵌段的低 玻璃化转变温度，使其韧性具有很大改善。例如环氧-聚己内酯热固性嵌段共聚物。 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。软嵌 段提供弹性，硬嵌段形成微区，形成链间有利的缔合，形成物理交联，提高强度。
2.5 离子聚合反应法 利用离子聚合反应可合成接枝聚合物。 如：在含有对氯甲基聚苯乙烯的二硫化碳溶液中，用溴化 铝作引发剂，可使异丁烯发生碳阳离子的聚合反应，形成聚苯 乙烯-g-异丁烯接枝共聚物
2.6 大分子单体法 大分子单体指在分子链上带有可聚合基团的齐聚物，分子 量一般为数千至数万。 通过大分子单体的聚合可直接获得结构明确的接枝共聚物， 可以综合完全相反的性能，如软/硬、结晶/非结晶等。 大分子单体的合成主要通过在齐聚物分子链末端引入可聚 合的基团来实现的。
高分子材料改性PPT课件
第18页/共41页
交联
交联对高分子材料的影响
✓ 交联密度增加，抗拉强度也有 所增加，但达到一定交联程度 后下降。
✓ 随着交联密度的增加，伸长率 和溶胀度降低，模量、硬度及 玻璃化温度上升。
拉伸强度/MPa
30 25 20 15 10
5 0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
硅烷用量(g/100g)
低分子的表面改性剂和高分子的表面改性剂。
第27页/共41页
表面改性
第28页/共41页
一.偶联剂表面改性
表面改性
作用原理：偶联剂主要用作高分子共混、复合材料的助剂， 其分子两端含有化学性质不同的两类基团：一是亲水基团， 与极性物质具有良好的相容性或直接参与化学反应，另一类 是亲油基团，能与非极性物质例如大多数合成树脂或其他聚 合物发生相互缠结或生成氢键，因此偶联剂被称为分子桥。
反应机理
自由基共聚 离子聚合 配位聚合
CT络合物 弱电子受体 单体间离子对 配位催化剂
活性聚合 逐步聚合 扩链反应
无规共聚聚 丙
应用实例
烯(PP-R) 丁腈橡胶
苯乙烯-丙烯腈 交替共聚物
交替丁腈橡胶
EVA树脂
聚氨酯 丁苯橡胶 SBS
接枝共聚
(graft copolymerization)
引发剂法 链转移法 辐照聚合 机械法
少量聚烯烃或橡胶而制成的共混物。 1981年 成功制成苯乙烯-马来酸酐共混物与ABS共混物。 1986年 成功研制成PC/ABS共混物。
第4页/共41页
共混物的制备方法： ➢1. 物理共混法 ➢2. 共聚-共混法 ➢3. 互穿高分子网络法
共混改性
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混合原理
交联
交联对高分子材料的影响
✓ 交联密度增加，抗拉强度也有 所增加，但达到一定交联程度 后下降。
✓ 随着交联密度的增加，伸长率 和溶胀度降低，模量、硬度及 玻璃化温度上升。
拉伸强度/MPa
30 25 20 15 10
5 0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
硅烷用量(g/100g)
低分子的表面改性剂和高分子的表面改性剂。
第27页/共41页
表面改性
第28页/共41页
一.偶联剂表面改性
表面改性
作用原理：偶联剂主要用作高分子共混、复合材料的助剂， 其分子两端含有化学性质不同的两类基团：一是亲水基团， 与极性物质具有良好的相容性或直接参与化学反应，另一类 是亲油基团，能与非极性物质例如大多数合成树脂或其他聚 合物发生相互缠结或生成氢键，因此偶联剂被称为分子桥。
反应机理
自由基共聚 离子聚合 配位聚合
CT络合物 弱电子受体 单体间离子对 配位催化剂
活性聚合 逐步聚合 扩链反应
无规共聚聚 丙
应用实例
烯(PP-R) 丁腈橡胶
苯乙烯-丙烯腈 交替共聚物
交替丁腈橡胶
EVA树脂
聚氨酯 丁苯橡胶 SBS
接枝共聚
(graft copolymerization)
引发剂法 链转移法 辐照聚合 机械法
少量聚烯烃或橡胶而制成的共混物。 1981年 成功制成苯乙烯-马来酸酐共混物与ABS共混物。 1986年 成功研制成PC/ABS共混物。
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共混物的制备方法： ➢1. 物理共混法 ➢2. 共聚-共混法 ➢3. 互穿高分子网络法
共混改性
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混合原理
高分子化学PPT全套课件(2024)
反应过程中存在链引发、链增长、链终止 等步骤；反应速率与引发剂浓度和单体浓 度有关；聚合度与转化率不成正比。
连锁聚合反应类型
连锁聚合反应实施方法
包括自由基聚合、阳离子聚合、阴离子聚 合等。
本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合、乳液聚合 等。
开环聚合反应原理及方法
开环聚合反应定义
开环聚合反应是一种特殊的高分子合成方法，通过环状单体的开环加 成反应，生成高分子化合物。
通过测量高分子化合物对 红外光的吸收，可以确定 其化学结构和官能团。
利用核磁共振现象研究高 分子化合物的结构和动力 学行为，包括1H NMR、 13C NMR等。
通过测量高分子化合物的 质荷比，可以推断其分子 量和结构信息。
利用不同分子量高分子在 色谱柱中的保留时间差异 ，可以测定其分子量分布 和平均分子量。
分子量分布
分子量分布宽度也会影响高分子材料的性能。较窄的分子量分布通常意味着材 料具有更好的力学性能和加工稳定性，而较宽的分子量分布可能会提高材料的 韧性和冲击强度。
05 高分子材料加工与改性技 术
高分子材料加工成型技术
挤出成型
通过挤出机将高分子材料加热熔 融，经模头挤出得到所需截面形
状的连续型材。
注射成型
将高分子材料加热熔融后注入模具 型腔，经冷却固化得到制品。
压延成型
将高分子材料通过压延机的两个或 多个旋转辊筒间隙，使其受到挤压 和延展，成为一定厚度和宽度的薄 片状制品。
高分子材料共混改性技术
机械共混
通过机械搅拌或高速剪切作用，使两种或多种高分子材料均匀混 合，改善材料的性能。
溶液共混
将不同高分子材料溶解于共同溶剂中，形成均相溶液，再除去溶 剂得到共混物。
《高分子材料改性》课件
讨论智能高分子材料的概念、应用和未来发展方向。
总结和展望
1 高分子材料改性的意 2 发展方向与未来展望 3 研究对策
义
展望高分子材料改性的未
提出进行ห้องสมุดไป่ตู้分子材料改性
总结高分子材料改性的重
来发展方向，如绿色高分
研究的对策和建议，如加
要性和对材料性能的提升
子材料、功能性改性材料
强合作、培养专业人才等。
作用。
等。
《高分子材料改性》PPT课件
高分子材料改性课件将探讨高分子材料的定义、改性方法、应用领域及发展 趋势，通过丰富的内容展示高分子材料改性的重要性和未来潜力。
什么是高分子材料？
高分子材料的定义
介绍高分子材料的特点和定义，包括大分子量、由重复单元组成等。
常见的高分子材料
列举并介绍一些常见的高分子材料，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等。
为什么需要高分子材料改性？
1 高分子材料的局限性
解释高分子材料在某些方面的限制，如力学性能、耐候性、热稳定性等。
2 改性能够使高分子材料具备更好的性能和应用范围
介绍高分子材料改性的优势，如提高材料的强度、增加耐高温性能等。
改性的方法和技术
物理改性
说明物理改性的方法和技术，如 填充剂填充和压缩加工。
3 纳米复合材料
介绍高分子材料与纳米材 料结合的复合材料，如纳 米填充剂改性聚合物。
高分子材料改性的趋势和发展
生物可降解高分子材料的发展
探讨生物可降解高分子材料的重要性以及其发展趋势。
基于可持续发展目标的高分子材料改性
展示高分子材料改性与可持续发展目标的关系，以及相关研究和发展。
智能高分子材料的研究与发展
化学改性
总结和展望
1 高分子材料改性的意 2 发展方向与未来展望 3 研究对策
义
展望高分子材料改性的未
提出进行ห้องสมุดไป่ตู้分子材料改性
总结高分子材料改性的重
来发展方向，如绿色高分
研究的对策和建议，如加
要性和对材料性能的提升
子材料、功能性改性材料
强合作、培养专业人才等。
作用。
等。
《高分子材料改性》PPT课件
高分子材料改性课件将探讨高分子材料的定义、改性方法、应用领域及发展 趋势，通过丰富的内容展示高分子材料改性的重要性和未来潜力。
什么是高分子材料？
高分子材料的定义
介绍高分子材料的特点和定义，包括大分子量、由重复单元组成等。
常见的高分子材料
列举并介绍一些常见的高分子材料，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等。
为什么需要高分子材料改性？
1 高分子材料的局限性
解释高分子材料在某些方面的限制，如力学性能、耐候性、热稳定性等。
2 改性能够使高分子材料具备更好的性能和应用范围
介绍高分子材料改性的优势，如提高材料的强度、增加耐高温性能等。
改性的方法和技术
物理改性
说明物理改性的方法和技术，如 填充剂填充和压缩加工。
3 纳米复合材料
介绍高分子材料与纳米材 料结合的复合材料，如纳 米填充剂改性聚合物。
高分子材料改性的趋势和发展
生物可降解高分子材料的发展
探讨生物可降解高分子材料的重要性以及其发展趋势。
基于可持续发展目标的高分子材料改性
展示高分子材料改性与可持续发展目标的关系，以及相关研究和发展。
智能高分子材料的研究与发展
化学改性
3高分子材料化学改性
CH 2
+
CH
CH2 CH2 CH 2 CH2
CH 2
CH2
10
（3）高能辐射交联 • 高能辐射下，使聚合物大分子链产生自由基，从而发生交联 反应，有时还有脱基团的反应发生。
• 一般规律是双取代的碳链聚合物以断链为主，而其他大多数
聚合物则以交联为主，包括饱和的和不饱和的聚合物。 • 高能辐射源：加速电子、X射线、β射线、γ射线、快质子、 快中子、慢中子、γ粒子，原子反应堆混合射线。 反应分三步： A、初级自由基及活性氢原子的生成：
CH2
CH
.
Si(OR) 3 CH2 +CH2 CH
CH2 CH2
CH CH
.
Si(OR) 3 CH2
14
③接枝PE交联成交联PE a.接枝PE水解成硅醇
CH2 CH CH 2 CH2 Si(OR)3 CH2
催化剂
H2O
CH2
CH CH 2 CH 2
CH2
+ ROH
Si(OR)2
OH
b.含硅醇PE交联形成Si-O-Si
第三章 高分子材料化学改性
• 3.1 共聚合反应
• 3.2 交联
• 3.3 聚合物主链反应和侧基反应
• 3.4 互穿高分子材料网络
1 1
3.2交联 3.2.1概述
• 聚合物在热、光、辐射能或交联剂的作用下，分子链间以化 学键联结起来构成三维网状或体型结构的反应，称为交联
(cross-linking)。
成硅烷接枝聚合物，该聚合物在硅烷醇缩合催化剂的存在下， 遇水发生水解，从而形成网状的氧烷链交联结构。 • 硅烷交联技术由于其交联所用设备简单，工艺易于控制，投 资较少，成品交联度高，品质好，从而大大推动了交联聚乙 烯的生产和应用。 • 除聚乙烯、硅烷外，交联中还需用催化剂、引发剂、抗氧剂
+
CH
CH2 CH2 CH 2 CH2
CH 2
CH2
10
（3）高能辐射交联 • 高能辐射下，使聚合物大分子链产生自由基，从而发生交联 反应，有时还有脱基团的反应发生。
• 一般规律是双取代的碳链聚合物以断链为主，而其他大多数
聚合物则以交联为主，包括饱和的和不饱和的聚合物。 • 高能辐射源：加速电子、X射线、β射线、γ射线、快质子、 快中子、慢中子、γ粒子，原子反应堆混合射线。 反应分三步： A、初级自由基及活性氢原子的生成：
CH2
CH
.
Si(OR) 3 CH2 +CH2 CH
CH2 CH2
CH CH
.
Si(OR) 3 CH2
14
③接枝PE交联成交联PE a.接枝PE水解成硅醇
CH2 CH CH 2 CH2 Si(OR)3 CH2
催化剂
H2O
CH2
CH CH 2 CH 2
CH2
+ ROH
Si(OR)2
OH
b.含硅醇PE交联形成Si-O-Si
第三章 高分子材料化学改性
• 3.1 共聚合反应
• 3.2 交联
• 3.3 聚合物主链反应和侧基反应
• 3.4 互穿高分子材料网络
1 1
3.2交联 3.2.1概述
• 聚合物在热、光、辐射能或交联剂的作用下，分子链间以化 学键联结起来构成三维网状或体型结构的反应，称为交联
(cross-linking)。
成硅烷接枝聚合物，该聚合物在硅烷醇缩合催化剂的存在下， 遇水发生水解，从而形成网状的氧烷链交联结构。 • 硅烷交联技术由于其交联所用设备简单，工艺易于控制，投 资较少，成品交联度高，品质好，从而大大推动了交联聚乙 烯的生产和应用。 • 除聚乙烯、硅烷外，交联中还需用催化剂、引发剂、抗氧剂
高分子材料改性绪论
塑料改性是一门科学，它的学术基础涉及多个领域，而将理 论用
于生产实践就诞生了塑料改性的实用技术。实践过程中遇到 的种种问题反过来又促进了改性理论和学术的发展，这一 过程始终伴随着整个塑料工业的发展历程，而且近年来越 来越显示出其重要性。塑料改性是指通过物理的、化学的 或二者兼具的方法使塑料材料的性能向人们所预期的方向 发生变化，或者使成本显著降低，或者使某些性能得以改 善，或者赋予塑料材料
为何高分子材料发展如此迅速？
工程
性能
物理
材料三要素
加工
结构
化学
材料组成
机械与模具
高分子材料 三因素
成型加工 方法
塑料分类为通用塑料和工程塑料。
其中工程塑料制的是拉伸强度大于50MPa，冲 击大于6kJ/m2，长期耐热温度100度，刚性好 ，蠕变小等。
大部分通用塑料和工程塑料需要改性。
高分子材料的易加工性，加工成本较低。
3.1.1 塑料的高性能化
通用塑料的工程化和工程塑料的高性能化（“比铁还 硬，比钢还强”）
塑料高性能化的方法（改性塑料）： （1）化学改性（茂金属催化聚合、间规聚合、超 高分子量聚乙烯等）； （2）共混与合金化（物理共混、接枝、嵌段、互 穿聚合物网络、相容剂技术）； （3）填充（偶联剂技术、纳米复合技术等）； （4）纤维增强（高性能纤维增强塑料、自增强技术）。
1）外观：表面光泽度、色泽的一致性和持久性；
2）物理性能：密度、结晶度、吸水性、透气性、透 湿性和折射率；
3）机械性能：拉伸强度、伸长率、弯曲强度、压缩 强度、硬度、摩擦系数、耐磨耗性；
4）热性能：熔点、耐老化性能、热变形温度、软化 温度、催化温度；
5）电性能：体积电阻率、表面电阻率、介电常数、 耐电弧性；
于生产实践就诞生了塑料改性的实用技术。实践过程中遇到 的种种问题反过来又促进了改性理论和学术的发展，这一 过程始终伴随着整个塑料工业的发展历程，而且近年来越 来越显示出其重要性。塑料改性是指通过物理的、化学的 或二者兼具的方法使塑料材料的性能向人们所预期的方向 发生变化，或者使成本显著降低，或者使某些性能得以改 善，或者赋予塑料材料
为何高分子材料发展如此迅速？
工程
性能
物理
材料三要素
加工
结构
化学
材料组成
机械与模具
高分子材料 三因素
成型加工 方法
塑料分类为通用塑料和工程塑料。
其中工程塑料制的是拉伸强度大于50MPa，冲 击大于6kJ/m2，长期耐热温度100度，刚性好 ，蠕变小等。
大部分通用塑料和工程塑料需要改性。
高分子材料的易加工性，加工成本较低。
3.1.1 塑料的高性能化
通用塑料的工程化和工程塑料的高性能化（“比铁还 硬，比钢还强”）
塑料高性能化的方法（改性塑料）： （1）化学改性（茂金属催化聚合、间规聚合、超 高分子量聚乙烯等）； （2）共混与合金化（物理共混、接枝、嵌段、互 穿聚合物网络、相容剂技术）； （3）填充（偶联剂技术、纳米复合技术等）； （4）纤维增强（高性能纤维增强塑料、自增强技术）。
1）外观：表面光泽度、色泽的一致性和持久性；
2）物理性能：密度、结晶度、吸水性、透气性、透 湿性和折射率；
3）机械性能：拉伸强度、伸长率、弯曲强度、压缩 强度、硬度、摩擦系数、耐磨耗性；
4）热性能：熔点、耐老化性能、热变形温度、软化 温度、催化温度；
5）电性能：体积电阻率、表面电阻率、介电常数、 耐电弧性；
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增容剂 高分子型 非反应型 低分子型 反应型 无规共聚物 均聚物 接枝共聚物
嵌段共聚物 羧酸型
共混改性
PP/UHMWPE共混物的力学性能 共混比 PP/UHMWPE 100/5 100/10 100/15 100/20 缺口冲击强度 （kJ/m2 ) 双螺杆 11.8 14.7 14.2 12.4 四螺杆 12.0 14.1 16.8 15.3 拉伸强度（MPa） 双螺杆 22.0 23.0 22.1 21.5 四螺杆 21.4 22.1 23.1 22.2
交联
硅烷交联
光交联
盐交联
叠氮交联 具有化学反应官能团的高分子材料交联
交联
交联对高分子材料的影响
30
拉伸强度/MPa
交联密度增加，抗拉强度也有 所增加，但达到一定交联程度 后下降。 随着交联密度的增加，伸长率 和溶胀度降低，模量、硬度及 玻璃化温度上升。
25 20 15 10 5 0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
共混改性
共混物的制备方法： 1. 物理共混法 2. 共聚-共混法 3. 互穿高分子网络法
共混改性
混合原理
→
剪切变形
→
破碎
→
凝聚
→
凝聚
共混改性
增容剂(Compatibilizer) 能使不相容的两种高分子 结合在一起，从而形成稳 定的共混物。 非反应型增容剂和反应型 增容剂.
硅烷用量(g/100g)
主链反应和侧基反应
氯含量/% 0
Tg/℃ -70
物理性能 塑性材料
30
40 50 60 70
-20
10 20 35 150
橡胶状弹性体
软、粘滞状 皮革状 刚性 硬、脆
主链反应和侧基反应
马来酸酐改性PP的原理：
O
O
O
O
O
O
+
CH2 CH CH3
n
CH2 C
n
CH3
1.随着引发剂用量的增加， 接枝率先逐渐升高；达到 一定程度后又逐渐降低， 当引发剂用量为0.09％时， 接枝率达到最大值0.97％。
高分子材料改性
高分子材料发展概况
1.通用高分子材料的高性能化和低成本化
2.功能高分子材料、特种高分子材料与工程塑料 发展迅速 3.与能源、环境相关的有机高分子材料的协调发 展 4.高分子材料科学与其他学科的交叉不断加强
高分子材料改性
概念：
通过物理、机械和化学等作用使高分子材 料原有性能得到改善称为高分子材料的改 性。改性过程中既可发生物理变化，也可 发生化学变化。
交替共聚
(alternating copolymerization)
嵌段共聚
(block copolymerization)
接枝共聚
(grห้องสมุดไป่ตู้ft copolymerization)
反应机理
自由基共聚 离子聚合 配位聚合
CT络合物 弱电子受体 单体间离子对 配位催化剂
活性聚合 逐步聚合 扩链反应
引发剂法 链转移法 辐照聚合 机械法
应用实例
无规共聚聚 丙 苯乙烯-丙烯腈 烯(PP-R) 交替共聚物 丁腈橡胶 交替丁腈橡胶 EVA树脂
聚氨酯 丁苯橡胶 SBS
ABS
化学改性
1. 共聚反应
2. 交联
3. 高分子材料主链反应和侧基反应
4. 互穿高分子材料网络
共聚
应用实例：PP-R 结晶度低，透明性好，较均聚聚丙烯(PP-H) 脆化温度显著降低，0℃仍保持适中的冲击 强度，并有较好的耐腐蚀性。
100/0
7.8
19.5
共混改性
PP/UHMWPE：
将超高分子聚乙烯掺入PP中以提高PP的冲击强度。 此方面工作已有人开始进行。
据研究，采用具有较高混炼作用的双螺杆或四螺 杆挤出机进行共混操作，才能得到增韧的 PP/UHMWPE共混物。
共聚
无规共聚
(random copolymerization)
交联
过氧化物交联：
不含双键的大分子 交联剂：过氧化异丙苯等 机理： 1. 过氧化物受热分解产生自由基 2. 自由基攻击大分子链 3. 偶合交联
交联
高能辐射交联：
辐射源：加速电子、X射线、β射线、γ射线、快质子、原子 反应堆混合射线等。 机理： 1. 初步自由基及活性氢原子的生成； 2. 活泼氢原子攻击PE，再生成自由基； 3. 大分子链自由基之间反应形成交联结构。
2.当引发剂用量超过0.09 ％时，接枝率有所下降。
随着MAH用量的增加， PP-g-MAH的接枝率逐渐增大， 当MAH用量大于2％时，接 枝率逐渐降低。 在引发剂引发的接枝反应 中，当单体浓度较低时， MAH分子首先向PP大分子自 由基扩散，发生接枝反应； 当MAH用量大于2％时，单 体之间碰撞几率增加，导致 MAH发生自聚，从而产生低 聚体，消耗了大量引发剂产 生自由基，使接枝率降低。
高分子材料改性
分类：
共混改性
化学改性
表面改性 填充与纤维增强改性
共混改性
1846年 申请了高分子共混物——天然橡胶/古塔波胶的专利。 1942年 研制成功PVC/NBR共混物，发表了关于热塑性树脂的第一个专利。 1946年 A型ABS问世。 1951年 PP/PE共混物问世。 1960年 发现在难于加工成型的聚苯醚(PPO或PPE)中加入聚苯乙烯(PS)即可顺利 进行加工成型，提出“贯穿高分子”的概念。 1962年 用ABS与甲基苯乙烯-芳腈共混物共混制成耐热ABS。 1965年 成功研制出SBS。 1969年 ABS/PVC和PP/EPDM共混物研制成功并投入工业化生产。 1975年 美国杜邦(Du Pont)公司开发了超高韧聚酰胺Zytel-ST.这是聚酰胺中加入 少量聚烯烃或橡胶而制成的共混物。 1981年 成功制成苯乙烯-马来酸酐共混物与ABS共混物。 1986年 成功研制成PC/ABS共混物。
交联
高分子材料在热、光、辐射或交联剂的作 用下，分子链间以化学键连结起来构成三 维网络或体型结构的反应，称为交联 (Crosslinking)。
物理交联 化学交联
交联
硫化
狭义概念：用元素硫或SCl2使橡胶转变为适量交联的网状 高分子材料的化学过程。 广义概念：由化学因素或物理因素引起橡胶交联的统称。 步骤： 1. 引发：形成锍离子。 2. 转移：锍离子夺取烯烃中的氢原子，形成碳正离子。 3. 交联：碳正离子与硫反应，再与双键加成，产生交联。
嵌段共聚物 羧酸型
共混改性
PP/UHMWPE共混物的力学性能 共混比 PP/UHMWPE 100/5 100/10 100/15 100/20 缺口冲击强度 （kJ/m2 ) 双螺杆 11.8 14.7 14.2 12.4 四螺杆 12.0 14.1 16.8 15.3 拉伸强度（MPa） 双螺杆 22.0 23.0 22.1 21.5 四螺杆 21.4 22.1 23.1 22.2
交联
硅烷交联
光交联
盐交联
叠氮交联 具有化学反应官能团的高分子材料交联
交联
交联对高分子材料的影响
30
拉伸强度/MPa
交联密度增加，抗拉强度也有 所增加，但达到一定交联程度 后下降。 随着交联密度的增加，伸长率 和溶胀度降低，模量、硬度及 玻璃化温度上升。
25 20 15 10 5 0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
共混改性
共混物的制备方法： 1. 物理共混法 2. 共聚-共混法 3. 互穿高分子网络法
共混改性
混合原理
→
剪切变形
→
破碎
→
凝聚
→
凝聚
共混改性
增容剂(Compatibilizer) 能使不相容的两种高分子 结合在一起，从而形成稳 定的共混物。 非反应型增容剂和反应型 增容剂.
硅烷用量(g/100g)
主链反应和侧基反应
氯含量/% 0
Tg/℃ -70
物理性能 塑性材料
30
40 50 60 70
-20
10 20 35 150
橡胶状弹性体
软、粘滞状 皮革状 刚性 硬、脆
主链反应和侧基反应
马来酸酐改性PP的原理：
O
O
O
O
O
O
+
CH2 CH CH3
n
CH2 C
n
CH3
1.随着引发剂用量的增加， 接枝率先逐渐升高；达到 一定程度后又逐渐降低， 当引发剂用量为0.09％时， 接枝率达到最大值0.97％。
高分子材料改性
高分子材料发展概况
1.通用高分子材料的高性能化和低成本化
2.功能高分子材料、特种高分子材料与工程塑料 发展迅速 3.与能源、环境相关的有机高分子材料的协调发 展 4.高分子材料科学与其他学科的交叉不断加强
高分子材料改性
概念：
通过物理、机械和化学等作用使高分子材 料原有性能得到改善称为高分子材料的改 性。改性过程中既可发生物理变化，也可 发生化学变化。
交替共聚
(alternating copolymerization)
嵌段共聚
(block copolymerization)
接枝共聚
(grห้องสมุดไป่ตู้ft copolymerization)
反应机理
自由基共聚 离子聚合 配位聚合
CT络合物 弱电子受体 单体间离子对 配位催化剂
活性聚合 逐步聚合 扩链反应
引发剂法 链转移法 辐照聚合 机械法
应用实例
无规共聚聚 丙 苯乙烯-丙烯腈 烯(PP-R) 交替共聚物 丁腈橡胶 交替丁腈橡胶 EVA树脂
聚氨酯 丁苯橡胶 SBS
ABS
化学改性
1. 共聚反应
2. 交联
3. 高分子材料主链反应和侧基反应
4. 互穿高分子材料网络
共聚
应用实例：PP-R 结晶度低，透明性好，较均聚聚丙烯(PP-H) 脆化温度显著降低，0℃仍保持适中的冲击 强度，并有较好的耐腐蚀性。
100/0
7.8
19.5
共混改性
PP/UHMWPE：
将超高分子聚乙烯掺入PP中以提高PP的冲击强度。 此方面工作已有人开始进行。
据研究，采用具有较高混炼作用的双螺杆或四螺 杆挤出机进行共混操作，才能得到增韧的 PP/UHMWPE共混物。
共聚
无规共聚
(random copolymerization)
交联
过氧化物交联：
不含双键的大分子 交联剂：过氧化异丙苯等 机理： 1. 过氧化物受热分解产生自由基 2. 自由基攻击大分子链 3. 偶合交联
交联
高能辐射交联：
辐射源：加速电子、X射线、β射线、γ射线、快质子、原子 反应堆混合射线等。 机理： 1. 初步自由基及活性氢原子的生成； 2. 活泼氢原子攻击PE，再生成自由基； 3. 大分子链自由基之间反应形成交联结构。
2.当引发剂用量超过0.09 ％时，接枝率有所下降。
随着MAH用量的增加， PP-g-MAH的接枝率逐渐增大， 当MAH用量大于2％时，接 枝率逐渐降低。 在引发剂引发的接枝反应 中，当单体浓度较低时， MAH分子首先向PP大分子自 由基扩散，发生接枝反应； 当MAH用量大于2％时，单 体之间碰撞几率增加，导致 MAH发生自聚，从而产生低 聚体，消耗了大量引发剂产 生自由基，使接枝率降低。
高分子材料改性
分类：
共混改性
化学改性
表面改性 填充与纤维增强改性
共混改性
1846年 申请了高分子共混物——天然橡胶/古塔波胶的专利。 1942年 研制成功PVC/NBR共混物，发表了关于热塑性树脂的第一个专利。 1946年 A型ABS问世。 1951年 PP/PE共混物问世。 1960年 发现在难于加工成型的聚苯醚(PPO或PPE)中加入聚苯乙烯(PS)即可顺利 进行加工成型，提出“贯穿高分子”的概念。 1962年 用ABS与甲基苯乙烯-芳腈共混物共混制成耐热ABS。 1965年 成功研制出SBS。 1969年 ABS/PVC和PP/EPDM共混物研制成功并投入工业化生产。 1975年 美国杜邦(Du Pont)公司开发了超高韧聚酰胺Zytel-ST.这是聚酰胺中加入 少量聚烯烃或橡胶而制成的共混物。 1981年 成功制成苯乙烯-马来酸酐共混物与ABS共混物。 1986年 成功研制成PC/ABS共混物。
交联
高分子材料在热、光、辐射或交联剂的作 用下，分子链间以化学键连结起来构成三 维网络或体型结构的反应，称为交联 (Crosslinking)。
物理交联 化学交联
交联
硫化
狭义概念：用元素硫或SCl2使橡胶转变为适量交联的网状 高分子材料的化学过程。 广义概念：由化学因素或物理因素引起橡胶交联的统称。 步骤： 1. 引发：形成锍离子。 2. 转移：锍离子夺取烯烃中的氢原子，形成碳正离子。 3. 交联：碳正离子与硫反应，再与双键加成，产生交联。