聚合物改性全解
聚 合 物 改 性
聚合物改性之杨若古兰创作聚合物定义：聚合物即高分子化合物，所谓的高分子化合物，是指那些由浩繁原子或原子团次要以共价键结合而成的绝对分子量在一万以上的化合物.聚合物改性通过物理和机械的方法在聚合物中加入无机或无机物质，或将分歧品种聚合物共混，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降低、成型加工功能或终极使用功能得到改善，或在电、磁、光、热、声、燃烧等方面被赋予独特功能等后果，统称为聚合物改性.聚合物改性的方法整体上分为: 物理方法化学方法概况细分：共混改性、填充改性、纤维加强复合材料化学改性、概况改性.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），以使成品的某些功能得到改善，或降低原材料成本的改性技术.纤维加强复合材料又称聚合物基复合材料，就是以无机聚合物为基体，纤维类加强材料为加强剂的复合材料.化学改性：在改性过程中聚合物大分子链的主链、支链、侧链和大分子链之间发生化学反应的一种改性方法. 道理：次要靠大分子主链或支链或侧基的变更实现改性.改性手段有：嵌段、接枝、交联、互穿收集等特点：改性后果耐久，但难度大，成本高，可操纵性小，其普通在树脂合成厂完成，在高分子材料加工工厂利用不多.概况改性：是指其改性只发生在聚合物质料成品的表层而未深入到内部的一类改性.特点：功能变更不均匀品种：概况化学氧化处理，概况电晕处理，概况热处理，概况接枝聚合，等离子体概况改性等适应于只请求外观功能而内部功能不次要或不须要的利用处合，罕见的有：概况光泽，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，按自在基反应的规律与聚合物感化，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.可所以聚合物侧基官能团的反应，也能够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，所构成的产品称作接枝共聚物.利用其极性或反应性可大大改善与其他材料构成的复合物的功能.功能决定于：主链支链（构成，结构，长度和支链数）接枝共聚改性基来源根基理方法：在反应性大分子存鄙人，将单体进行自在基、离子加成或开环聚合.自在基化学上也称为“游离基”，是指化合物的分子在光热等外界条件下，共价键发生均裂而构成的具有不成对电子的原子或基团.化学性质极为活泼，易于失去电子（氧化）或获得电子（还原），特别是其氧化感化强自在基接枝①烯烃单体在带有不波动氢原子的预聚体存鄙人进行聚合，激发可通过过氧化物，辐照或加热等方法.机理：过氧化物激发剂或生长链从主链上夺取不波动的氢原子，使主链构成自在基，接枝链和主链间的联接，是通过主链自在基激发单体，或则通过和支链的从头结合而构成的.②在主链上构成过氧化氢基团或其它官能团，然后以此激发单体聚合.链转移接枝：利用反应体系中的自在基夺取聚合物主链上的氢而链转移，构成链自在基，进而激发单体进行聚合，发生接枝.接枝效力＝[已接枝单体质量/（已接枝单体质量+接枝单体均聚物质量）] * 100%化学接枝用化学方法首先在聚合物的骨干上导入易分解的活性基团，然后分解成自在基与单体进行接枝共聚.辐射接枝⑴直接辐射法——将聚合物和单体在辐射前混合在一路，共同进行辐射.2）预辐射法——先辐照聚合物，使其发生捕集型自在基，再用乙烯型单体继续对已辐照过的聚合物进行处理，得到接枝共聚物.接枝共聚物特点①接枝共聚物是单一的化合物，可以发挥每一个组分的特征性质②接枝共聚物表示出两个分歧的玻璃化改变温度③接枝共聚物易和它们的均聚物共混，与其组分聚合物有较好的相容性接枝共聚物具有独立组分的微观结构增溶剂：具有增溶能力的概况活性剂称为增溶剂，将接枝共聚物用于物理共混可作为增容剂PP经常使用的接枝方法有气相接枝法，辐射接枝法，高温接枝法，光激发接枝法，熔融接枝法，溶液接枝法和固相接枝法等激发剂的选择过氧化物激发自在基聚合反应是合成接枝共聚物方法中最简单、最古老和最广泛利用的方法.较理想的激发剂须具备以下特征：非氧化性、具有取代氢的能力和在响应接枝条件下具有合适的半衰期.嵌段共聚——可以看成接技的特例，其接技点位于聚合物主链的两端.嵌段共聚物——聚合物主链上至多具有两种以上单体聚合而成的以末端相连的长序列（链段）组合成的共聚物.嵌段共聚物的序列结构三种基本方式①Am–Bn 二嵌段聚合物②Am–Bn–Am或Am–Bn–Cn 三嵌段聚合物③(AmBn)n 多嵌段聚合物嵌段共聚物制备方法①加成聚合法②缩聚法聚合物共混的定义（广义）：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——反应共混、共聚共混——化学共混的范畴.更广义的共混还包含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加强聚合物体系广义）：物理共混范畴以内，指两种或两种以上聚合物共混是指将两种或两种以上聚合物质料、无机材料和助剂在必定温度下进行机械掺混，终极构成一种宏观上均匀，而且力学、热学、光学、电学及其他功能得到改善的新材料的过程，这类混合过程称为聚合物的共混改性，所得到的新的共混产品称为聚合物共混物，简称共混物.高分子合金包含相容性（miscibility）聚合物共混体系、混容性（compatibility）聚合物共混体系、多相系共聚物，宏观上为均相(homogeneous phase) 结构的聚合物质料.熔融共混将聚合物组分加热到熔融形态后进行共混溶液共混将两种及以上聚合物乳液共混，经常使用于橡胶的共混改性.乳液共混将聚合物组分溶于溶剂后进行混合，次要用于基础研讨领域.聚合物共混物外形均相体系：热力学相容体系.各不异性材料，功能常常介于各组分聚合物功能之间. 二相体系海-岛结构是一种两相体系，一相为连续相，另一相为分散相，分散相分散在连续相中，亦即单相连续体系. 海-海结构也是一种二相体系，但两相皆为连续相，彼此贯穿，亦即两相连续体系.两彼此锁或交错结构：也是一种二相体系，这类结构中没有一相构成贯穿全部试样的连续相，而且两相彼此交错构成层状排列，难以区分连续相和分散相.梯度结构：为二相体系，特殊的共连续体系（两相连续体系）其构成在空间上互为增减.阶跃结构：为二相体系，特殊的共连续体系（两相连续体系），在极小过渡区域内，其构成在空间上互为增减.分散相的分散情况整体均匀性：分散相颗粒在连续相平分布的均匀性，即分散相浓度的变更（动摇）.体现的是分布混合的后果.分散度：分散相组分的破碎程度，可以用分散相颗粒的平均粒径表征.体现得是分散混合的后果.粒径分布：分散相颗粒的粒径分布.两相体系的描摹是指分散相颗粒的外形和内部结构（如包藏结构），和某些分散相颗粒的聚集形态、取向形态等.共混体系类型聚合物其混体系有很多类型，罕见的有塑料与塑料的共混、塑料与橡胶的共混、橡胶与橡胶的共混、橡胶与塑料的共混等四种.共混物的分类⑴按共混物外形分类，可分为均相体系和两相体系.其中，传统的两相体系又可分为“海-岛结构”两相体系和“海-海结构”两相体系.（2）按共混条件分类熔融共混物溶液共混物乳液共混物，等等（3）按改善的功能或用处分类用作抗静电的，可称为共混抗静电材料；用于电磁屏蔽的，可称为共混电磁屏蔽材料，等等.（4）按聚合物的用处分类分为通用塑料/通用工程塑料共混物、通用工程塑料／通用工程塑料共混物、通用工程塑料／特种工程塑料共混物，等等.相容性是指共混物各组分彼此彼此容纳，构成宏观材料的能力.聚合物共混物外形结构测定方法一类是次要用光学显微镜或电子显微镜直接观察共混物的外形结构；二类是测定共混物的各种力学松驰功能，特别是玻璃化改变的特性，从而确定聚合物之间的混溶程度并推断共混物的外形结构共混物的相界面是指两相(或多相)共混体系相与相之间的交界面.对于相容的聚合物组分，共混物的相界面上会存在一个两相组分彼此渗透的“过渡层”，通常称为界面层界面层的概念：两种聚合物彼此接触时即发生链段之间的彼此扩散.扩散的结果使得两种聚合物在相界面两边发生明显的浓度梯度的区域，该区域构成了两相之间的界面层.界面层的厚度次要取决于两种聚合物的界面相容性，此外还与大分子链段的尺寸、构成和相分离条件有关.不相容的聚合物，链段之间只要轻微的彼此扩散，界面层厚度很小，而且聚合物之间的相界面很明显.随着聚合物的相容性添加，扩散程度增大，相界面愈来愈模糊，界面层厚度愈来愈大，两相的黏合力增大.完整相容的聚合物终极构成均相，相界面消逝.界面层的厚度取决于大分子的扩散程度与两种聚合物的相容性、大分子链段的大小、分子量的大小及相分离条件有关.两相之间的粘合1）两相之间的粘合力聚合物两相之间的粘合力，从整体上可分两大类.﹡其一是两相之间有化学键连接，如嵌段、接枝共聚物；﹡其二是两相之间仅靠次价力感化而粘合,即仅有聚合物大分子间的彼此感化(如范德华力、氢键等)，如普通机械法共混物.（2）两相之间粘合理论对于两相之间没有化学键连接的界面感化，有润湿-接触理论和扩散理论.润湿-接触理论：认为界面结合强度取决于界面张力，共混物组分间的界面张力越小，界面结合强度越高. 普通两种聚合物的概况张力附近时，其构成相界面的界面张力越小，两相之间的润湿和接触越好.两种链段之间越容易彼此扩散，两相之间的结和强度越大. 是以，普通应选择概况张力附近的聚合物共混.扩散理论扩散理论认为，界面结合强度取决于相容性.相容性越好，界面结合强度越高.界面层的效应(1)力的传递效应(2)接收与散射效应(3)引诱效应(4)阻断感化影响聚合物共混物的外形结构的身分很多，次要的影响身分有两组分的热力学相容性、共混方法及工艺条件条件、组分配比和熔体粘度等.相容性对外形结构的影响1）完整不相容，界面很明显、混合后果差、相间结合力很弱，共混物功能差.（2）完整相容或相容性极好，体系均相或相畴极小，共混物功能也欠好.聚合物共混物熔体的流变功能次要有两个特征，其一：聚合物熔体为假塑性非牛顿流体；其二：聚合物熔体流动时有明显的弹性效应.牛顿流体凡流动行为符合牛顿流动定律的流体，称为牛顿流体.牛顿流体的粘度仅与流体分子的结构和温度有关，与切应力和切变速率有关.非牛顿流体弹性：分子链构象不竭变更粘性：流动平分子链绝对挪动共混物熔体的粘弹性聚合物熔体受到外力的感化，大分子会发生构象的变形，这一变形是可逆的弹性形变，使聚合物熔体具有粘弹性.共混物熔体与聚合物熔体一样，具有粘弹性.玻璃态聚合物大形变（屈服形变）时的形变机理包含两种可能的过程:一是剪切形变过程；二是银纹化过程.剪切形变：在外力感化下，在一些平面上高分子或高分子的巨大聚集体滑动发生高度取向，发生没有明显体积变更的外形扭变形变.银纹化过程：指在拉伸力感化下，聚合物某些单薄部位因为应力集中而发生的空化条纹区域，称银纹，这一过程叫银纹化过程.聚合物共混物光学功能大多数非晶态聚合物是透明的，共混后因为不相容大多变成不透明材料.不过当分散相尺寸<λ时，或两者折射率附近时，也能够是透明的.当折射率附近较大时，会有珍珠般的光泽.聚合物共混物阻隔功能指聚合物质料防止气体或化学药品、溶剂渗透的能力.阻隔性好，透气性差.聚合物共混物透气功能气体对高分子膜具有选择透过性.决定于气体本身的特性和高聚物的自在体积.通过选择分歧聚合物共混，可以调节共混物的自在体积，进而实现对分歧气体的选择性透过.共混混合的方式：分布混合：分散相粒子不发生破碎，只改变分散相的空间分布情况，添加分散相分布的随机性的混合过程，该过程使分散相的空间分布趋于均匀化.分散混合：即添加分散相空间分布的随机性，又减小分散相粒径，改变分散相粒径分布的过程.平衡粒径在一段时间后，破碎和集聚过程达到一平衡形态，这时候对应的分散相粒径有一平衡值，称为“平衡粒径”.两阶共混分散历程第一阶段：两种共混组分顶用量较多的组分的一部分，与另一组分的全部进步前辈行第一阶段共混，尽量使两组分黏度附近，用量大体相等，制备出“海-海”结构两头产品.第二阶段：将组分含量较多的物料的剩余部分加入到“海-海”结构的两头产品中，可得到分散相粒径小，分布均匀的“海-岛”结构两相体系.共混工艺身分对共混物功能的影响共混时间—共混时间增大粒径减小分布均匀，但不宜过长，防止降解.共混温度—共混温度增大黏度减小影响破碎与分散，要选适宜的温度.加料顺序—助剂、共混物分前后顺序加料.混合方式—一步法、二阶共混等共混设备次要有粉料共混设备熔融共混设备粒化设备影响分散相破碎的身分外界的剪切能本身的破碎能填充改性：向聚合物中加入适量的填充材料，以使成品的某些功能得到改善，或降低原材料成本的改性技术.填充改性聚合物的功能和填充改性的后果，次要取决于作为基体的树脂的功能，填充材料的品种、外形、在改性聚合物中的浓度及分散形态，填充材料与基体树脂的界面结构、复合结构等身分.填充聚合物构成：树脂、填充材料、助剂填充材料填料也称为填充剂，是高分子材料中的次要固体添加剂之一，将其添加入聚合物中可添加体积、降低成本，同时还能改善聚合物某些方面功能如强度、刚度、热波动性等.特别是一些功能性填料还可赋予高分子材料特殊的电、磁、阻燃、耐磨、耐辐射等功能，拓宽其利用领域，填料已被认为是一种功能性添加剂.填充材料次要感化：降低成本，增大容量；加强、补强感化；改变塑料的化学功能.填料的分类填料的分类方法很多，普通可分为无机填料和无机填料两大类.罕见的无机填料包含碳酸钙、滑石粉、云母、高岭土、二氧化硅、炭黑等，无机填料包含木粉、棉短绒、麦秆等.或根据填料的几何外形分为球形、无定形、片状、纤维状等.填料的几何外形对于纤维状填料（如轻质碳酸钙、硅灰石等），通常采取纤维状填料颗粒的长度与平均直径之比（长径比）暗示，普通长径比应大于10.对于片状填料（如滑石粉、石墨、云母、高岭土等），通常采取颗粒的平均直径与厚度之比（径厚比）暗示，普通径厚比应大于4.粒径是表征填料颗粒粗细程度的次要参数.普通来说填料的颗粒粒径越小，假如它能分散均匀，则填充材料的力学功能越好，但同时颗粒的粒径越小，要实现其均匀分散就越困难，须要更多的助剂和更好的加工设备，而且颗粒越细所须要的加工费用越高，是以要根据使用须要选择适当粒径的填料.填料概况处理的感化机理基本上有两品种型：一是概况物理感化，包含概况涂覆（或称为包覆）和概况吸附；二是概况化学感化，包含概况取代、水解、聚合和接枝等.功能性填料填料在聚合物中的感化不但限于改善基体树脂的力学功能，某些填料还能赋予聚合物一些特殊功能如阻燃性、抗静电性、导电性、导热性、耐磨润滑性及抗辐射性等.概况活性剂是指极少量即能明显改变物质概况或界面性质的物质.其分子结构特点是包含着两个构成部分，其一是一个较长的非极性烃基，称为疏水基；另一是一个较短的极性基，称为亲水基.偶联剂也称概况处理剂，其分子结构特点是含有两类性质分歧的化学基团，一是亲无机基团，另一是亲无机基团.次要的高分子处理剂液态或低熔点的低聚物或高聚物；液态或低熔点的线型缩合预聚物；带有极性基接枝链(点)或嵌段链的高分子增容剂；线性或梳型的高分子超分散剂；高熔体流动速率而低熔点的高聚物.增塑剂添加到聚合物中，能够增其塑性、改善成型加工性、赋予成品柔韧性的物质.聚合物基体中填料的分散形态无机粒子在聚合物中构成第二聚集态结构；以分散形态存在，有的聚集成团，有的以个别分散方式存在；均匀而个别分散在基体中.填料-聚合物界面的构成首先是聚合物与填料的接触及浸润；第二阶段是聚合物树脂的固化过程.填料的概况处理方法干法处理的道理是填料在干态下借高速混合感化和必定温度下使处理剂均匀地感化于填料粉体颗粒概况，构成一个极薄的概况处理层.湿法处理的道理是填料在处理剂的水溶液或水乳液中，通过填料概况吸咐感化或化学感化而使处理剂分子结合于填料概况，是以处理剂应是溶于水或可乳化分散于水中，既可用于物理感化的概况处理，也可用于化学感化的概况处理.气相概况处理法将具有反应活性的处理剂首先气化，以蒸汽的方式与填料粉体的概况发生化学反应实现填料概况处理；加工现场处理法：1）捏合法捏合工艺中，同时加入填料和处理剂，在捏合过程中对填料进行概况处理（2）反应挤出处理法将填料概况处理剂和小量载体树脂（也可用基体树脂），按必定比例在双螺杆挤出机挤出造粒，制成填充母料3）研磨处理法经常使用于涂料生产中对填料和无机颜料的概况处理.树脂的概况处理技术目的：改变概况的化学构成，添加反应活性或添加可浸润性，清除概况杂质和脆弱鸿沟层.1、热处理（干燥感化，除概况吸附水）2、等离子体处理（仅涉及到概况，不影响内部性质，一方面，概况链裂解更易在界面流动和扩散，从而改善可黏结性；另一方面，处理后总有极性基团结合在树脂概况）3、概况接枝处理（引入可与填料概况反应的官能团或极性基团）.填料性状对填充体系粘度的影响：片状、纤维状填料，对填充体系粘度的影响较大；粒状填料影响较小.填料粒度越小，越易发生聚集，填充体系的粘度越大.经概况处理的填料，概况能低，分散性好，可降低填充体系的粘度填充聚合物的力学功能1）填料的加入使填充聚合物的弹性模量增大2）拉伸强度3）受到拉伸时断裂伸长率均有所降低聚合物基复合材料（PMC）是以无机聚合物为基体，连续纤维为加强材料组合而成的.实用PMC通常按两种方式分类.一种以基体性质分歧分为热固性树脂基复合材料和热塑性树脂基复合材料；另一种按加强剂类型及在复合材料平分布形态分类.如：玻璃纤维加强热固性塑料(俗称玻璃钢)、短切玻璃纤维加强热塑性塑料、碳纤维加强塑料、芳喷鼻族聚酰胺纤维加强塑料、碳化硅纤维加强塑料、矿物纤维加强塑料、石墨纤维加强塑料、木质纤维加强塑料等.聚合物基体分类热固性树脂不饱和聚酯树脂：在聚酯化缩聚反应结束后，趁热加入必定量的乙烯基单体，配成黏稠的液体，如许的聚合物溶液称之为不饱和聚酯树脂；环氧树脂：分子中含有两个或两个以上环氧基团的线型无机高分子化合物.环氧基团可以位于分子链的末端、两头或成环状结构；酚醛树脂.不饱和聚酯：含有非芳族的不饱和键,由不饱和二元羧酸或酸酐、饱和二元羧酸或酸酐与多元醇缩聚而成的具有酯键和不饱和双键的绝对分子质量不高的线型高分子化合物.玻璃纤维加强热塑性塑料是指玻璃纤维做为加强材料，热塑性塑料(包含聚酰胺、聚丙烯、低压聚乙烯、ABS树脂、聚甲醛、聚碳酸酯、聚苯醚等工程塑料)为基体的纤维加强塑料碳纤维加强环氧塑料是一种强度、刚度、耐热性均好的复合材料手糊工艺：是聚合物基复合材料制作中最早采取和最简单的方法.采取手工方法将纤维加强材料和树脂胶液在模具上铺敷成型、室温（或加热）、无压（或低压）条件下固化，脱模成成品的工艺方法.预浸料通常是指定向排列的连续纤维(单向、织物)等浸渍树脂后所构成的厚度均匀的薄片状半成品.喷射成型工艺喷射成型普通是将分别混有促进剂和激发剂的不饱和聚酯树脂从喷枪两侧测(或在喷枪内混合)喷出，同时将玻璃纤维无捻粗纱用切割机切断并由喷枪中间喷出，与树脂一路均匀沉积到模具上.持沉积到必定厚度，用手辊滚压，使纤维浸透树脂、压实并除去气泡，最初固化成成品.袋压成型是将手糊成型的未固化成品，通过橡胶袋或其它弹性材料向其施加气体或液体压力，使成品在压力下密实，固化.模压成型工艺:是将必定量的预混料或预浸料加入金属对模内，经加热、加压固化成型的方法.是广泛使用的对热固性树脂和热塑性树脂都适用的纤维复合材料成型方法.环绕纠缠成型工艺一种将浸渍了树脂的纱或丝束环绕纠缠在回转芯模上.常压下在室温或较高温度下固化成型的一种复合材料制作工艺.是一种生产各种尺寸回转体的简单无效的方法.拉挤成型工艺将浸渍过树脂液的连续纤维束或带状织物在牵引安装感化下通过成型模定型，在模中或固化炉中固化，制成具有特定横截面和长度不受限制的复合材料型材的方法.等离子体改性的方法：①利用非聚合性气体（无机气体）等离子体进行概况反应.②利用无机气体单体进行等离子体聚合.③等离子体激发聚合和概况接枝.。
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。
聚合物表面改性方法综述
聚合物表面改性方法综述摘要：聚合物表面改性的方法很多，本文主要对溶液处理法、等离子体处理法、表面接枝法、辐照处理法和新兴的原子力显微探针震荡法进行综述。
前几种方法都是化学处理法, 在基底上形成的新的极性表面层与体相结合一体, 非常牢固；最后一种方法为物理过程, 能够精确控制改性区域, 对于改善材料表面微摩擦性能有重要作用。
关键词：聚合物；表面改性；化学处理法；物理过程在当今的社会中，材料是人类赖以生存和发展的重要物质，是现代工业和高科技发展的基础和关键。
由于材料单体的种类有限，而且材料单体的单一的某的些性能比较差，不符合人们所求，所以要对其材料经行改性。
聚合物在日常生活及化工领域都有非常广泛的应用，但是由于这些聚合物表面的亲水性和耐磨损性较差，限制了聚合物材料的进一步应用。
为了改善这些表面性质，需要对聚合物的表面进行改性。
聚合物表面改性是指在不影响材料本体性能的前提下，在材料表面纳米量级范围内进行一定的操作，赋予材料表面某些全新的性质，如亲水性、抗刮伤性等。
聚合物的表面改性方法很多，本文综述了溶液处理方法、等离子体处理法、表面接枝法、辐照处理方法和新兴的原子力显微探针震荡法。
1溶液处理方法1．1溶液氧化法溶液氧化法是一种应用时间较长的处理方法, 由于其简便易行, 可以处理形状复杂的部件, 且条件易于控制, 一直受到广泛关注。
溶液氧化法对聚合物表面改性影响较大的因素主要是化学氧化剂的种类及配方、处理时间、处理温度。
常用的氧化体系有: 氯酸- 硫酸系、高锰酸- 硫酸系、无水铬酸- 四氯乙烷系、铬酸- 醋酸系、重铬酸- 硫酸系及硫代硫酸铵- 硝酸银系等, 其中以后两种体系最为常用。
溶液氧化法处理聚乙烯表面是一个典型的氧化反应, 反应的温度和时间对氧化处理有很大的影响, 王博等系统的研究了用重铬酸钾- 浓硫酸、高锰酸钾-浓硫酸体系处理市售农用聚乙烯薄膜表面时温度和时间对表面性质的影响[ 1]。
实验发现, 当氧化体系温度低于30 o C时, 氧化处理基本不能发生, 温度升高,对制备氧化深度大的产品有利, 但是过高的温度会使聚乙烯表面萎缩变形, 最适宜的温度为45~ 60 o C。
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。
聚合物材料的合成与性能改性
聚合物材料的合成与性能改性聚合物是化学合成中不可或缺的材料之一，它们以其独特的性质在各个领域得到广泛应用。
聚合物材料的性能不仅受材料自身的化学结构所控制，而且还受到多种因素的影响。
为了提高聚合物材料的性能，很多科学家和工程师们都在努力创造新的聚合物并对其进行改性。
本文将从聚合物材料的合成与性能改性两个方面来探讨聚合物材料的发展。
聚合物材料的合成聚合物材料是由单体分子序列化为长链分子而制成的材料。
在聚合物材料的合成过程中，通常会有三种合成方法。
1.溶液聚合法溶液聚合法是指单体在溶剂中形成高聚物的过程。
在反应过程中，催化剂会促进单体的开环反应以形成高分子聚合物。
2.网状聚合法网状聚合法是指由单体分子交联形成大分子结构的合成方法。
在网状聚合反应中，交联剂会将合成的单体相互交联结合成为一个完整的分子构造。
3.悬浊聚合法悬浊聚合法是指单体在水中和催化剂的作用下缓慢地聚合成为高聚物的过程。
这种合成方法会生成高分子量的均一颗粒。
聚合物材料的性能改性随着科技的不断发展，聚合物材料的性能也得到了极大的提升。
为了改善聚合物材料的性能，人们不断地实验新的改性方法。
1.添加剂材料添加剂材料是指向聚合物中添加小分子化合物的一种方法。
这种方法可以在聚合物中改变一些特定的性能，如增强力、抗紫外线等。
2.共聚物合成共聚物合成是指将两种或多种单体同时聚合成为一种混合的高分子物质。
共聚物可以通过选择正确的单体组合来改善聚合物材料的性质与功能。
3.化学交联化学交联是针对聚合物材料中的分子进行交联处理改性并增加聚合物力学性能的一种方法。
这种方法可以通过通过化学交联使聚合物的强度和耐用性得到提升。
总结随着人们对聚合物材料的理解和应用的不断深入，科学家们正在尝试不断创新来发掘聚合物材料的潜力，以满足各种不同领域的需求。
聚合物材料的合成和改性方法不断推陈出新，这也为聚合物材料的性能提升提供了坚实的基础。
我们相信，在未来的日子里，聚合物材料的应用领域将会越来越广泛。
聚合物改性-共混改性
2
则IPNs两相结构的相畴越小。
3
3. 两相交错或互锁结构 这类形态结构有时也称为两相共 连续结构，包括层状结构和互锁 结构
这种结构中没有一相形成贯穿整 个试样的连续相，而且两相相互 交错形成层状排列，难以区分连 续相和分散相
嵌段共聚物产生旋节相分离以及
当两嵌段组分含量相接近时常常
丁二烯含量为60%的SBS三嵌段共聚 物的形态结构。黑色部分为丁二烯
改性目标：提高抗冲性能。耐热性、耐环境应力 开裂性和阻燃性，同时保持其透明性、耐候性和
3 8
结晶/非晶聚合物共混体系 (如PCL/PVC，PVDF/PMMA等)
结晶/非晶聚合物共混物的形态结构示意图
(1)晶粒分散在非晶区中；(2)球晶分散在非晶区中；(3)非晶态
3 9
分散在球晶中；(4)非晶态聚集成较大的相区分散在球晶中
以上四类结晶结构不能充分代表晶态/非晶态聚合 物共混物形态的全貌，还应增加如下4种：
பைடு நூலகம்
温度
相容性
Rubber toughened PLA
31
界面张力
32
PLLA/Soybean oil
粘度比 差别太大
加入 相容剂 降低界面张力
33
PLLA/Polysoybean oil
降低粘度比 降低界面张力 调节交联度
34
Functional PLLA/Soybean oil
降低界面张力
解决了机械共混因橡胶加入量过多而导致共混体系的强度
和模量降低过多，丧失刚性
4 4
典型代表是接枝共聚生产的HIPS和ABS
聚苯乙烯系列聚合物的共混改性
PS特点：具有出色的电绝缘性、透明性、着色性、 加工流动性，良好的耐水性、耐光性、无毒、耐 化学腐蚀、较好的刚性、一定的力学强度
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。
聚合物表面改性
聚合物表面改性聚合物表面改性根据方法可以分为以下几种：化学改性、光化学改性、表面改性剂改性、力化学处理、火焰处理与热处理、偶联剂改性、辐照与等离子体表面改性。
一、化学改性化学改性是通过化学手段对聚合物表面进行改性处理，其具体方法包括化学氧化法、化学浸蚀法、化学法表面接枝等。
1.1化学氧化法是通过氧化反应改变聚合物表面活性，例如聚乙烯这种材料的表面能很低，用氧化剂处理聚乙烯，使其表面粗糙并氧化生成极性基团，从而使其表面能增高；在室温下将聚乙烯在标准铬酸洗液中浸泡1-1.5h，66-71℃条件下浸泡1-5min，80-85℃处理几秒钟，也可以达到同样效果；通过臭氧氧化处理可有效地改善聚丙烯表面的亲水性，处理前的表面接触角为97°，臭氧氧化处理后，表面接触角将达到67°。
1.2化学浸蚀法是用溶剂清洗可除去聚烯烃表面的弱边界层，例如通过用脱脂棉蘸取有机溶剂，反复擦拭聚合物表面多次等1.3聚合物表面接枝，是通过在表面生长出一层新的有特殊性能的接枝聚合物层，从而达到显著的表面改性效果。
二、光化学改性光化学改性主要包括光照射反应、光接枝反应。
2.1光照射反应是利用可见光或紫外光直接照射聚合物表面引起化学反应，如链裂解、交联和氧化等，从而提高了表面张力。
如用波长184nm的紫外线在大气中照射聚乙烯能使表面发生交联，粘接的搭接剪切强度提高到15.4Mpa。
2.2光接枝反应就是利用紫外光引发单体在聚合物表面进行的接枝反应，该技术尤其适用于聚合物的表面改性，这是因为紫外线能量低，条件温和，只是在聚合物表面引发接枝聚合反应，很难影响到聚合物本体。
例如对于一些含光敏基(如羰基)，特别是侧链含光敏基的聚合物，当紫外线光照射其表面时，会发生反应，产生表面自由基。
三、表面改性剂改性采用将聚合物表面改性剂与聚合物共混的方式是一种简单的改性办法，它只需要在成型加工前将改性剂混到聚合物中，加工成型后，改性剂分子迁移到聚合物材料的表面，从而达到改善聚合物表面性能的目的。
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。
聚合物的表面改性
使用等离子技术处理后的各种塑料材料粘接 强度数据对比
强度(Mpa)
12 10
8 6 4 2 0
未经处理直接粘接
处理后直接粘接
7.5.4 等离子体改性方法及其应用
1. 利用非聚合性气体（无机气体），如Ar、H2、O2、 N2、空气等的等离子体进行表面反应。
2. 利用有机气体单体进行等离子体反应。 3. 等离子体引发聚合和表面接枝。 应用：表面亲、疏水性改性、增加粘结性、改善印染
先用等离子体处理，使聚合物表面产生活性种， 然后引发乙烯基单体进行接枝聚合。
3、光、紫外线法 用光或紫外线可在高聚物表面进行接枝聚合。
7.6.2 偶合接枝法
偶合接枝法是利用高聚物表面的官能团与接枝 聚合物反应，而实现聚合物的表面改性。欲接枝的聚 合物表面必须存在活性官能团，如胺基、羧基等，偶 合接枝法常用于酶的固定。
7.5 等离子体表面改性
等离子体可定义为一种气体状态物质，其中含 有原子、分子、离子亚稳态和它们的激发态，还有 电子。而正电荷类物质与负电荷类物质的含量大致 相等。等离子态被称为“物质的第四态”。
7.5.1 等离子体的种类
有热等离子体、冷等离子体、混合等离子体 等，在聚合物表面改性中使用的一般是冷等离子 体或低温等离子体。
聚合物表面接枝原理
紫外光源
UV
光引发剂
RR
O
UV
R
RS
O
溶剂 单体
聚合物 基材
CH2=CHR
H
C
R
RT
O
H
1
.2
C
C
.
CHR CH2 3
C
4
C
7.6.1 接枝聚合法
1、放射线法 同时照射法和前照射法，是先对高聚物进行放射
第一章 聚合物改性原理
1846年Hancock将天然橡胶与古塔波胶混合制作雨衣，即提出了共混改性的 新思想。
1942年第一个工业化的聚合物共混物是聚氯乙烯（PVC）与丁腈橡胶（NBR） 的共混物。 1942年Dow公司出售了Styralloy-22，即苯乙烯与丁二烯的互穿网络聚合物 （IPN）。首次提出了“聚合物合金”的概念。 1946年还发展了NBR与苯乙烯—丙烯腈共聚物（SAN）的机械共混物，即A 型ABS树脂。 1960年发现，将聚苯醚（PPO或称PPE）与聚苯乙烯（PS）共混合可显著改 善PPO的加工流动性和冲击韧性。故于1965年GE公司开发出了商品名为 Noryl的共混材料。
近几十年来的研究进展： （1）有机或无机刚性粒子增韧聚合物的进展 1984年起，日本学者Kurauch等报导非弹性体颗粒ABS或SAN可使PC或PA 的断裂韧性或缺口冲击韧性显著提高。九十年代初日本学者和国内四川大 学等报导，无机填料CaCO3粒子也可使HDPE及共聚PP的缺口冲击韧性显 著提高。1995年我南京工业大学提出了无机填料粒子增韧聚烯烃塑料母料 的专利申请，将无机填料粒子增韧聚烯烃塑料的制备技术发展为母料改性 方法，使填料粒子的增韧改性大为简化。 （2）聚合物共混物增韧机理的研究进展 70年代以前，橡胶增韧聚合物及其增韧机理的研究主要偏重于研究脆性聚 合物基体，如：PS、SAN、PMMA。占主导地位的是多重银纹增韧机理。 80年代以后，人们发现可将热塑性聚合物基体分类为脆性和韧性两类，及 其相应的增韧主导机制，即所谓银纹主导机制或剪切带主导机制。对于刚 性粒子增韧聚合物机理的研究，也颇为活要，并在不断发展。 （3）增容技术的研究进展
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。
高分子聚合物改性概述
高分子聚合物改性概述1概述高分子聚合物作为20世纪发展起来的新材料，因其综合性能优越、成形工艺相对简便以及应用领域极其广泛，因而获得了较为快速的发展。
然而.高分子材料又有诸多需要克服的缺点。
以塑料为例，有许多塑科品种性脆而不耐冲击，有些耐热性差而不能在高温下使用。
还有一些新开发的耐高温聚合物又因为加工流动性差而难以成形。
再以橡胶为例，提高强度、改善耐老化性能、改善耐油性等都是人们关注的问题，诸如此类的同题都要求对聚合物进行改性。
用以强化或展现聚合物某些或某一特定性能为目标的工艺方法.通称为聚合物改性(poly-mermodification)。
可以说，聚合物科学与工程这门学科就是在不断对聚合钧进行改性中发展起来的。
聚合物改性使聚合物材料的性能大幅度提高，或者被赋予新的功能，进一步拓克了高分子聚合物的应用领域.大大提高了聚合物的工业应用价值。
聚合物的改性方法多种多样，总体上可划分为共混改性、填充改性及纤维增强复合改性、化学改性、表面改性及其他方法改性。
聚合物改性的目标如下。
1)功能性使某一聚合物具有特定的功能性，而成为功能高分子材料，如磁性高分子、导电高分子、含能高分子、医用高分子、高分子分离膜等。
2)高性能使聚合物的力学性能.如拉伸强度、弹性模量、抗蠕变、硬度和韧性等，获得全面或大部分提高。
3)耐久性使聚合物的某些性能，如耐热性、耐寒性、耐油性、耐药溶剂性、耐应力开裂性、耐气候性等，得到持久的提高或改善。
而成为特种高分子材料。
4)加工性许多高性能聚合物，因其熔融温度高，熔体流动性差，难以成形加工，采用改性技术，可成功地解决这一难题。
5)经济性在不影响使用性能的前题下，采用较低廉的有机材料或无机材料，与聚合物共混或填充改性，可降低材料成本，增强产品竞争能力;另外采用共混或填充改性手段，还可提高某些一般聚合物的工程特性.如采用聚烯烃与PA、ABS、PC等共混，或玻璃纤维填充PA、PP、PC等就是典型的范例。
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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• 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
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
• 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。
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。
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
• 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。
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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。
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• 更重要的是，均相体系共混物的性能往 往介于各组分单独存在时的性能之间； 而两相体系共混物的性能，则有可能超 出（甚至是大大超出）各组分单独存在 时的性能。 • 就总体而言，两相体系的实际应用价值 大大高于均相体系。因此，两相体系在 研究与应用中就比均相体系受到了更多 的关注与重视。
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共混物的“均相”概念
物理/化学共混
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按共混时物料的状态
熔融共混 溶液共混 乳液共混
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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。
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• 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
混，而将在化学改性部分（第5章）介绍 聚合物互穿网络（IPN）等内容。
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聚合物共混的定义
如果将聚合物共混的涵义限定在物理共混的范畴之内，则可 对聚合物共混作出如下定义：
聚合物共混，是指两种或两种 以上聚合物经混合制成宏观均匀物
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共混工艺条件、配方
共混物形态
共混物性能
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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。
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示意图
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第二章 共混改性基本原理
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2.1基本概念
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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Biblioteka 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。
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熔融共混过程示意
聚合物Ⅰ 初混 聚合物Ⅱ 直接成型为部件 熔融共混 粉碎 造粒 粉状共混料 粒状共混料
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熔融共混法的优点
• 原料准备操作简单。 • 熔融时，扩散对流作用激化，强剪切分 散作用，相畴较小。 • 强剪切及热的作用下，产生一定数量的 接枝或嵌段共聚物，促进体系相容性。
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选择熔融共混时，应注意
• 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。