共混改性填充改性9
高分子材料改性技术
高分子材料的几种常用改性技术，如化学改性、共混改性、填充改性、纤维增强改性、表面改性技术。
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。
如聚苯乙烯的硬链段刚性太强，可引进聚乙烯软链段，增加韧性；尼龙、聚酯等聚合物的端基(氨基、羧基、羟基等)，可用一元酸(苯甲酸或乙酸酐)、一元醇(环己醇、丁醇或苯甲醇等)进行端基封闭；由多元醇与多元酸缩聚而成的醇酸聚酯耐水性及韧性差，加入脂肪酸进行改性后可以显著提高它的耐湿性和耐水性，弹性也相应提高。
共混是指共同混合，是一种物理方法，使几种材料均匀混合，以提高材料性能的方法，工业上用炼胶机将不同橡胶或橡胶与塑料，均匀地混炼成胶料是典型的例子，也可以在聚合物中加入某些特殊性能的成分以改变聚合物的性能如导电性能等。
在塑料成型加工过程中加入无机或有机填料的过程称为填充改性。
是在塑料基体（母体）中加入模量高得多的非纤维类的材料（一般为微粒状）。
通常认为填充改性是为了降低成本而进行的，实际上很多塑料制品如果没有填充助剂的加入，很难得到符合满意的应用效果。
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。
共混改性名词解释
共混改性名词解释名词解释1、聚合物共混与聚合物共混物――聚合物共混是指两种或两种以上均聚物或共聚物的经混合制成宏观均匀的材料的过程。
聚合物共混物是指两种或两种以上均聚物或共聚物的经混合制成宏观上均匀的高分子聚合物的混合物。
2、相容性与混溶性――相容性是指满足热力学相容条件，在任何比例混合时，都能形成分子分散的、热力学稳定的均相体系。
即在平衡态下聚合物大分子达到分子水平或链段水平的均匀分散。
混溶性，是指共混物各组分之间彼此相互容纳的能力。
表示了共混组分在共混中相互扩散的分散能力和稳定状态，是指非相容聚合物共混物中各成分物质的界面结合能力。
3、NG机理和SD机理――处于介稳定的体系，相分离不能自发进行，需要成核作用，包含核的形成和核的增长两个阶段，这样的相分离过程机理称为成核-增长分离过程机理即NG机理。
处于不稳定的体系，在相分离过程中，物质向浓度较大的方向扩散，即反向扩散来完成的，称为旋节分离，即为SD机理。
4、分散相与相畴――在共混物中两个或多个相中只有一个连续相，此连续相为分散介质，称之为基体，其他分散于连续相中的相是分散相。
在复相聚合物体系中，每一相都以一定的聚集态存在，因为相之间的交错，所以连续性较小的相或不连续的相就被分成很多的微小区域，这种微小区域称为相畴。
5、银纹与银纹化、剪切与剪切带――玻璃态聚合物在应力作用下会产生发白现象，这种现象叫应力发白现象，亦称银纹现象，这种产生银纹的现象也叫银纹化。
聚合物中产生银纹的部位称为银纹体或简称银纹。
聚合物在一定的剪切应力作用下，可产生明显的局部的形变，这种形变称为剪切形变，由剪切形变所构成的形变区域称为剪切带。
6、应变软化与应变硬化――应变软化就是材料对应变的阻力随应变的增加而减小，是由于在较大应变时大分子链各物理交联点发生重新组合形成有利于形变发展的超分子结构的缘故。
当形变值很大时，这种大形变能导致大分子链的明显取向,造成应变硬化现象。
7、热塑性弹性体：在常温下显示橡胶状弹性、在高温下能够塑化成型的一类新型高分子材料，是一类介于橡胶和塑料之间的弹性体材料，如SBS,SIS等。
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。
共混改性简答题
1、聚合物共混的意义聚合物共混物可以消除和弥补单一聚合物性能上的弱点，取长补短，得到综合性能优良、均衡的理想聚合物材料；使用少量的某一聚合物可以作为另一聚合物的改性剂，改性效果明显；改善聚合物的加工性能；可以制备一系列具有崭新性能的聚合物材料。
2、（UCST和LCST）三个区域的相容性情况、概念和意义。
（第二章）答：在UCST以上或LCST以下的温度，二元共混物以所有比例完全混容。
在UCST 以下或LCST以上的温度只有当体系中一个组分含量较小时才能实现两组分的完全相容，即只观察到单一相。
在中间组成范围内，则发生相分离即不能相容。
UCST，最高临界互容温度，低温分相，高温互容；LCST，最低临界互容温度，低温互容，高温分相。
3、判断聚合物共混物相容性有哪些表征方法。
简述各自的原理。
（第二章）答:1、目测法：一种稳定的均相混合物，通过改变温度、压力或组成都能实现由透明到混浊的转变，浊点相当于这一转变点，也就是相分离开始点。
2、T g测定法：不相容的两组分，共混物呈现两个未发生变化的T g，不同相容性的共混物，测得的T g有不同程度的偏移。
3、光学显微镜法：利用光的散射、透射及干涉等来推断两相结构。
4、电子显微镜法：利用电子束射线的相互作用来对物质的组成和表面进行观察。
5、散射法：利用体系对不同波长的辐射的散射，测定体系内部某种水平上的不均匀性，以此推断相容性和分散程度4、简述影响热力学相容性的因素。
答：1.大分子间的相互作用2.相对分子质量3.共混组分的配比4.温度5.聚集态结构5、影响聚合物共混物相容性的因素有哪些？如何影响？（第二章）答：1、溶度参数，高分子间溶度参数越相近，其相容性越好。
2、共聚物组成，共混物组成不同分子间和分子内作用力不同，相容性不同。
3、极性，高分子的极性愈相近，其相容性愈好。
4、表面张力，共混组分的表面张力越接近，界面结合愈好，相容性越好。
5、结晶能力，共混组分的结晶能力愈相近，其相容性愈好。
聚合物共混改性-填充改性8
天然硅石价廉、粒径较大，而合成出来的二氧化硅价格较高、粒径小，是一
种超微细粒子填料。
合成出来的二氧化硅呈白色无定形微细粉状、质轻，其原始粒子在0.3微米以
下，吸潮后聚合成细颗粒，有很高的绝缘性，不溶于水和酸，溶于苛性钠及
氢氟酸。在高温下不分解，多孔，有吸水性，比表面积很大，具有类似碳黑 的补强作用。所以也把这种合成出来的二氧化硅叫做白炭黑。
比表面积
比表面积即单位质量填料的表面积，它的大小对填料与树脂之间的亲合性、填料表 面活化处理的难易与成本都有直接关系。通常比表面积大小可通过氮气等温吸附方法进 行测定。
表面自由能
填料颗粒表面自由能大小关系到填料在基体树脂中分散的难易，当比表面积一定时， 表面自由能越大，颗粒相互之间越容易凝聚，越不易分散。在填料表面处理时，降低其 表面自由能是主要目标之一。
聚合物共混改性原理
主要的阻燃性填料品种
（1）有机阻燃填料 氯系阻燃剂 溴系阻燃剂 氮系阻燃剂
聚合物共混改性原理
溴系阻燃剂
溴系阻燃剂是目前世界上产量最大的有机阻燃剂之
一。据统计，1998年全球溴系阻燃剂的用量已超过
200 kt，约占阻燃剂总用量的约23％，有机阻燃剂 总用量的约40％。
聚合物共混改性原理
用
1) 增量，降低成本。
途
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
工业废渣
共混改性-增容改性-sit
聚合物共混改性原理
三、有机高分子处理剂
各类表面活性剂和偶联剂基本上都是小分子物质，在处理填料 上仍存在其不足之处，主要是填料填充量进一步提高或对制品 性能要求更高时，就发现小分子物质处理填料表面无法解决制 品性能劣化的难题，而用高分子作为处理剂在克服这一困难显 示了其优越性 。
聚合物共混改性原理
填料表面处理物理作用示意图
填料表面处理化学作用示意图
聚合物共混改性原理
填料表面处理应遵循如下原则
1、应选择填料表面处理后极性接近于聚合物极性的处理剂； 2、填料表面含有反应性较大的官能团，则应选择能与这些官能团在处理或填充 工艺过程中能发生化学反应的处理剂； 3、填料表面如呈酸或(碱)性，则处理剂应选用碱性(或酸性)；如填料表面呈现氧 化性(或还原性)，处理剂应选用还原性(或氧化性)，如填料表面具有阳离子 (或阴离子)交换性，则处理剂应选用可与其阳离子(或阴离子)进行置换的类型；
聚合物共混改性原理
此外还有钛铝偶联剂 （OL-AT1618）、硼酸酯偶联剂、NM锡 酸酯偶联剂，以及一此不含金属中心原子但具有一定偶联性的 有机物，如磷酸酯、异氰酸酯等陆续出现，并在塑料、橡胶、 涂料、纤维各个领域获得实际应用。 偶联剂问世至今已50年，偶联利的研究与应用仍在迅速发展。 目前其主要动向，一是寻找更高效、更廉价的新型偶联剂，二 是向多功能发展，逐渐形成专用化、系列化品种，三是解决高 填充(60％以上)条件下的加工与制品力学性能问题。
聚合物共混改性原理
(四)铝酸酯偶联剂
铝酸酯偶联剂的化学通式为：
铝酸酯偶联剂的分子空间结构示意图
聚合物共混改性原理
特
点
铝酸酯偶联刑具有与天机填料表面反应活性大、色浅、无毒、味 小、热分解温度较高、适用范围广、使用时无须稀释以及包装运 输和使用方便等特点。 研究中还发现在PVC填充体系中铝酸酯偶联剂有很好的热稳定协 同效应和一定的润滑增塑效果。
pvc改性方法
pvc改性方法PVC改性方法。
PVC是一种常用的塑料材料，具有良好的耐候性、耐腐蚀性和机械性能，因此在建筑、医疗、包装等领域得到广泛应用。
然而，PVC的热稳定性和耐候性有限，为了提高其性能，需要对PVC进行改性处理。
下面将介绍几种常见的PVC改性方法。
一、添加稳定剂。
PVC在加工和使用过程中容易发生热分解，因此需要添加稳定剂来提高其热稳定性。
常用的稳定剂有有机锡稳定剂、金属酯稳定剂和有机铅稳定剂等。
这些稳定剂可以有效地抑制PVC的热分解反应，延长其使用寿命。
二、加入增塑剂。
PVC在加工过程中需要加入增塑剂来提高其柔软性和延展性。
常用的增塑剂有邻苯二甲酸酯类、环氧化酯类和磷酸酯类增塑剂。
这些增塑剂可以使PVC塑料更加柔软，适用于制作软质塑料制品。
三、进行填充改性。
填充改性是通过在PVC中添加填料来改善其性能。
常用的填料有无机填料和有机填料，如纤维素、硅酸盐和碳酸钙等。
这些填料可以增加PVC的硬度、强度和耐磨性，同时降低成本。
四、采用共混改性。
共混改性是将PVC与其他树脂进行共混，以改善PVC的性能。
常用的共混树脂有聚乙烯、聚丙烯和丙烯腈共聚物等。
这种方法可以提高PVC的抗冲击性、耐候性和加工性能。
五、进行辐照交联。
辐照交联是通过辐射处理来改善PVC的性能。
辐照交联可以提高PVC的热稳定性、电气性能和耐腐蚀性。
这种方法适用于制备电线电缆、管材和其他特殊用途的PVC制品。
六、采用表面改性技术。
表面改性技术是通过在PVC表面进行处理来改善其性能。
常用的表面改性方法有喷涂、涂覆和等离子体处理等。
这些方法可以提高PVC的耐候性、耐磨性和附着力。
综上所述，PVC改性方法多种多样，可以根据具体的应用要求选择合适的改性方法。
通过改性处理，可以大大提高PVC的性能，拓展其应用领域，促进PVC制品的发展和应用。
橡胶材料的改性应用研究
橡胶材料的改性应用研究橡胶是一种具有高度弹性的材料，常用于制造各种密封件、管子、胶水等。
然而，传统的橡胶材料存在着许多不足之处，如老化速度快、性能不稳定、硬度不易控制等。
因此，在实际应用中，需要对橡胶材料进行改性处理，以提高其性能并拓宽其应用范围。
一、橡胶材料的改性方式橡胶材料的改性方式多种多样，其中常见的方法包括填充剂改性、增强剂改性、交联改性、共混改性等。
下面将逐一介绍这些方法的具体应用。
1. 填充剂改性填充剂是指将一些粉状或纤维状的物质添加到橡胶中，以增加材料的硬度、强度、抗老化性等。
常用的填充剂有碳黑、白炭黑、硅炭黑、氧化铝、滑石粉、钛白粉等。
填充剂添加量的控制和分布的均匀性对改性效果有很大影响。
2. 增强剂改性增强剂是指添加到橡胶中以提高其物理性能的化学剂。
如对甲苯磺酸钠（Vulcanizing Agent）、促进剂（Accelerator）、稳定剂（Stabilizer）等。
其中，促进剂对橡胶的交联反应有着很大的影响。
通过改变促进剂的种类、含量等，可以调整橡胶的交联度，从而改善其力学性能和耐热性。
3. 交联改性交联是指将橡胶的线性分子链通过化学反应或物理加工连接成三维网络结构的过程。
交联改性可以提高橡胶的力学性能、耐化学性、耐热性、抗老化性等，并防止其在使用过程中出现脆化和老化的现象。
常见的交联方法包括硫化交联、自由基交联、离子交联等。
4. 共混改性共混是指将两种或多种橡胶以某种比例混合在一起，形成一种新的橡胶复合材料。
共混可以改善橡胶的物理性能、化学性能、热稳定性和抗老化性等。
此外，共混还可以拓宽橡胶的应用范围，使其能够满足不同的要求。
二、橡胶材料的现代应用随着科技的进步，橡胶材料的应用也越来越广泛，不仅存在于传统的密封件、管子、胶水等领域，还在新兴领域如光学、电子、医疗等方面有着广泛的应用前景。
1. 光学领域橡胶材料因其弹性优良、透明度高等特点，在光学领域中有着广泛的应用。
例如，橡胶材料可以制成具有光学透镜功能的橡胶薄膜，用于光学仪器、光纤通信、照明等领域。
聚苯乙烯改性方法
聚苯乙烯改性方法聚苯乙烯是一种常见的塑料材料，具有优异的物理和化学性质，被广泛应用于各个领域。
然而，在某些特定的应用中，传统的聚苯乙烯可能无法满足需求，因此需要对其进行改性以提高其性能。
针对聚苯乙烯改性的方法有很多种，下面我们将介绍几种常见的方法。
填充剂改性法填充剂是其中一种常用的改性方法。
例如，将纳米填料添加到聚苯乙烯中可以显著改善其力学性能和热稳定性。
这是因为填充剂能够强化聚苯乙烯的分子结构，并且通过增加界面作用和阻碍裂纹的传播来增加其强度和韧性。
共混改性法共混改性法是通过将聚苯乙烯与其他聚合物或添加剂进行混合来改变其性能。
通过合理选择共混材料，可以调节聚苯乙烯的强度、耐热性、耐化学腐蚀性等性能。
例如，将聚丙烯与聚苯乙烯进行共混，可以提高聚苯乙烯的抗冲击性。
化学改性法化学改性法是通过引入其他官能团或化合物对聚苯乙烯进行改性。
通过改变聚苯乙烯的化学结构，可以改善其热稳定性、抗氧化性、耐候性等性能。
例如，通过在聚苯乙烯中引入酯基，可以提高其耐候性和耐候性。
同时，也可以通过在聚苯乙烯中引入碳纳米管等纳米材料，提高其导电性和机械性能。
物理改性法物理改性法是通过改变聚苯乙烯的结晶形态来改善其性能。
例如，通过改变聚苯乙烯的结晶形态，可以调节其热稳定性和形貌稳定性。
此外，也可以利用压缩、拉伸、加热等力学或热力学处理方法来改变聚苯乙烯的结晶行为，进而改善其性能。
表面改性法表面改性法是通过改变聚苯乙烯的表面性质来改善其润湿性、粘接性等性能。
例如，通过使用等离子体处理、电子束照射、化学修饰等方法，可以在聚苯乙烯表面形成一层改性层，提高其润湿性和粘接性。
此外，还可以通过在聚苯乙烯表面形成纳米结构等方式来改变其表面形貌和性能。
综上所述，聚苯乙烯改性方法有填充剂改性法、共混改性法、化学改性法、物理改性法和表面改性法等。
通过选择合适的改性方法，可以有效改善聚苯乙烯的性能，扩展其应用领域，满足特定需求。
然而，在进行聚苯乙烯改性时，需要考虑材料的成本、加工工艺以及最终产品的使用要求，以综合评估选择最合适的改性方法。
塑料改性方法
塑料改性方法一简介塑料改性是将石油化工企业生产出的大批量通用树脂通过物理的、化学的、机械的方法，改善或增加其功能，在电、磁、光、热、耐老化、阻燃、机械性能等方面达到特殊环境条件下使用的功能。
改性塑料是涉及面广、科技含量高的一个塑料产业领域，而塑料改性技术——填充、共混和增强改性更是深入几乎所有的塑料制品的原材料与成型加工过程。
从原料树脂的生产到从多种规格及品种的改性塑料母料，为了降低塑料制品的成本，提高其功能性，离不开塑料改性技术为了降低成本，提高性能，满足不同的需要，塑料常要通过改性才能适应各种实际要求。
常用的方法主要有：1.填充改性在塑料中加入一定量的填料是降低塑料价格，改善性能的重要方法。
如酚醛树脂中填充木屑和纸张制成实用的电木材料，克服了性脆的弱点。
加入有特殊功能的纳米粉体可以制成相应功能母料，比如加入导电性能好的银粉、金粉等制成导电母粒等。
2.共混改性性质相近的两种或两种以上的高分子化合物按一定比例混合制成高分子共混物。
3.共聚改性两种或两种以上的单体发生聚合反应得到一种共聚物，如乙烯和丙烯共聚得到一种弹性很好的乙丙橡胶；丙烯腈，丁二烯和苯乙烯一起共聚得到ABS树脂。
总体来看，塑料改性技术的方法包括：塑料的添加改性；塑料的共混改性；塑料的复合改性；塑料的形态控制改性；塑料的交联改性；塑料的表面改性；塑料的共聚及接枝改性。
1. 塑料添加改性塑料添加改性是指在聚合物（树脂）中加入小分子无机物或有机物，通过物理或化学作用，以取得某种预期性能的一种改性方法。
塑料的添加改性是开发最早的一种改性方法，它改性效果明显，工艺简单，成本低，因而应用十分广泛，约占整个塑料改性的三分之二以上。
常用的塑料添加剂有：无机添加剂:填充剂、增强剂、阻燃剂、着色剂及成核剂等。
有机添加剂主要有：增塑剂、有机锡稳定剂、抗氧剂及有机阻燃剂、降解添加剂等。
塑料的添加改性按添加改性的目的分为降低成本、（添加各种价廉的无机、有机填料）；提高强度（添加各种增强纤维）；提高韧性（添加弹性体及超细填料等）；提高阻燃性（添加金属氧化物、金属氢氧化物、无机磷、有机卤化物、有机磷化物、有机硅及氮化物等）；提高寿命（添加各种抗氧剂、光稳定剂等）；改善加工性（添加增塑剂、热稳定剂、润滑剂及加工助剂等）；增加耐磨性（添加石墨、MoS2、SiO2等）；改善结晶结构（添加成核剂，具体有有机羧酸类、山梨醇类等）；改善抗静电及导电性（添加抗静电剂及导电剂）;改善可降解性（淀粉填充、降解添加剂等）；改善抗射线辐射性能等。
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。
聚合物共混改性填充改性9
填充聚合物制品中填料取向是难以避免的现象，这种现象对填充聚 合物宏观结构形态产生了显著的影响。
填充聚合物制品内填料的取向，导致其物理力学性能产生相当明显 的方向差，主要表现在成型收缩率、制品后收缩率、热膨胀系数、 力学强度等方面。
填充聚合物中树脂基体的微观结构形态
分散相为不规则几何形状，球粒状，胞状
对于增强型塑料，如纤维的取向和受力方向一致，且纤维表面与基体树脂又 有很好的粘合，则会使填充体系的拉伸强度有显著提高。
不同几何形状的填料填充HDPE对拉伸强度的影响 单位：MPa 不同填料填充PP的拉伸强度 MPa
碳酸钙粒径大小对填充HDPE薄膜力学性能的影响
重钙含量：30％
3、断裂伸长率
填充体系因填料的存在在受到拉伸应力时其断裂伸长率均有所下 降，其主要原因可归结为绝大多数填料特别是无机矿物填料本身 是刚性的，没有在外力作用下变形的可能。
则界面粘接不良。此外，若界面处有空洞或填料(尤其是纤维状填料）有被 从树脂基体中拔出的现象，也都表征界面相互作用欠佳。
纤维与树脂基体界面粘接状况对比 (a)界面粘接不良 (b)界面粘接良好
八、其它表征方法
反气相色谱（IGC）法 傅里叶变换红外光谱（FT-IR）法 X射线光电子能谱（XPS）法
填充聚合物的构成、形态及界面
填充塑料的构成 填充塑料的形态 填充塑料中填料与树脂的界面 树脂填料界面作用的表征
填充塑料的构成
树脂：良好的综合性能 对填料具有较强粘接力 良好的工艺性能 用于构成填充塑料的热塑性树脂主要有聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚氯乙烯树脂
等；构成填充塑料的热固性树酯主要有酚醛树脂、氨基树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树 脂等。 填料：性能----外观、物理、化学及其它性能
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3、填料表层剥离或轴向劈裂的破坏
当填充聚合物界面粘结强，基体树脂强度高而填充剂具有表芯 结构或结晶层滑动结构就易出现此种破坏模式
聚合物共混改性原理
纤维状填料填充塑料破坏时的示意图 M：树脂 F：纤维
(a)界面脱粘破坏 (b)纤维被剥去表层
(c)界面层树脂破坏
聚合物共混改性原理
五、填充塑料界面设计 原则：
聚合物共混改性原理
二、界面张力法
杨氏（Young）方程:
SA SL SA cos
聚合物共混改性原理
三、粘度法
粘度法是一种依据填充聚合物体系流变行为来表征填料与聚合物亲合性 的方法。
个补充，但却不能排斥化学键理论。
3、其它理论
变形层理论和拘束层理论 可逆水解理论-----动态
聚合物共混改性原理
界面作用类型 ：
1）界面层两面都是化学结合； 2）界面层一面是化学结合，另一面是酸、碱作用； 3）界面层一面是化学结合，另一面是色散作用；
4）界面层两面都是酸、碱作用；
5）界面层一面是酸、碱作用，另一面是色散作用； 6）界面层两面都是色散作用。
1、力学性能匹配
2、 化学性能的匹配
3、酸、碱性的匹配
4、热性能的匹配
5、物理几何形貌的匹配 6、物理-化学性能的匹配
聚合物共混改性原理
树脂填料界面作用的表征
一、接触角法
液体在平坦固体表面上的浸润状态 (a) 90 (b) 90
当θ ＜90°，为可浸润，θ越小，则浸润效果越好。至θ＝0°时， 则完全浸润； θ ≥90°为浸润不良，当θ＝180°则为完全不浸润。
聚合物共混改性原理
二、填充塑料界面的结构
填充聚合物的界面模型
聚合物共混改性原理
填充聚合物的界面既不是填料与树脂基体简单结合的二维边界，也不是 所谓的单分子层，而是包含着两相表面之间过渡区而形成的三维界面相。 在界面相区域里化学组分、分子排列、热性能、力学性能可以表现为梯 度变化，也可能呈现突变的特征。
聚合物共混改性原理
四、填充塑料界面的破坏机理
1、内聚破坏（基体树脂破坏）
当填充聚合物界面粘结强而填充剂强度高，树脂基体强度相对 较低的场合，易发生此种破坏模式。
填充塑料受剪切作用，界面区树脂拉伸破坏示意图
聚合物共混改性原理
2、界面破坏（脱粘破坏）
当填充聚合物界面粘结强度低于基体树脂的内聚强度以及填料 的强度时，填充聚合物受到层间剪切或拉伸应力时，常出现此 种破坏模式。
主要助剂
偶联剂 偶联剂、增韧剂 稳定剂、偶联剂、增韧剂 偶联剂 偶联剂 偶联剂 偶联剂 偶联剂 偶联剂 偶联剂
热 塑 性 填 充 塑 料
热 固 性 填 充 塑 料
聚乙烯 聚丙烯 聚氯乙烯 聚苯乙烯 ABS 聚酰胺 聚碳酸酯 聚酯 聚苯醚 聚苯硫醚
酚醛 氨基 环氧
不饱和聚酯
有机硅
木粉、石棉、GF及其织物 纸、布屑 石英、硅灰石、玻璃纤维 玻璃纤维及其织物 玻璃布
热塑性聚合物的填充与增强改性（2）
聚合物共混改性原理
填充聚合物的构成、形态及界面
填充塑料的构成 填充塑料的形态 填充塑料中填料与树脂的界面 树脂填料界面作用的表征
聚合物共混改性原理
填充塑料的构成
树脂：良好的综合性能 对填料具有较强粘接力 良好的工艺性能 用于构成填充塑料的热塑性树脂主要有聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚氯乙烯树脂 等；构成填充塑料的热固性树酯主要有酚醛树脂、氨基树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树
聚合物共混改性原理
填充聚合物中树脂基体的微观结构形态
分散相为不规则几何形状，球粒状，胞状
聚合物共混改性原理
填充塑料中填料与树脂的界面
一、填料与树脂界面的形成：
两个阶段： 1、树脂与填料的接触及浸润
无机填料多为高能表面物质，而有机聚合物树脂则为低能表面物质，前者所
含各种基团将优先吸附那些能最大限度降低填料表面能的物质。只有充分地吸附， 填料才能被树脂良好地浸润。 2、树脂固化 对于热塑性树脂，该固化过程为物理变化，即树脂由熔融态被冷却到熔点以 下而凝固；对于热固性树脂，因化过程除物理变化外，同时还有依靠其本身官能团 之间或借助固化剂而进行的化学变化。
脂等。
填料：性能----外观、物理、化学及其它性能 用量
偶联剂及表面处理剂： 其它助剂：加工助剂 稳定剂 功能性助剂
一些填充塑料体系的主要成分
树脂
主要填料
碳酸钙、硅灰石、粘土等 碳酸钙、硅灰石、玻璃纤维 碳酸钙、硅灰石、粘土、炭黑 玻璃纤维 玻璃纤维 玻璃纤维 玻璃纤维、硅灰石 玻璃纤维 玻璃纤维 玻璃纤维
使界面区结构产生复杂变化的原因如下 ： 界面区树脂的密度 界面区树脂的交联度 界面区树脂的结晶 界面区化学组成
聚合物共混改性原理
三、填充塑料界面的作用及作用机理
界面区对填充塑料性能的贡献： 1）通过界面区使填料与基体树脂结合成一个整体，并通过它 传递应力。 2）界面的存在有阻止裂纹扩展和减缓应力集中的作用。 3）在界面区，填充塑料若干性能产生不连续性，因而导致填
加压下，填充塑料不产生大流动场
加压下，填充塑料产生大流动场合下， 填料的取向（第二类取向）
合下，填料的取向（第一类取向）
聚合物共混改性原理
填充聚合物制品中填料取向是难以避免的现象，这种现象对填充聚 合物宏观结构形态产生了显著的影响。
填充聚合物制品内填料的取向，导致其物理力学性能产生相当明显
的方向差，主要表现在成型收缩率、制品后收缩率、热膨胀系数、 力学强度等方面。
固化剂、偶联剂 脱模剂 固化剂、偶联剂、增韧剂 固化剂 偶联剂
聚合物共混改性原理
填充塑料的形态
形态：
填充塑料的宏观结构形态 (a)网状结构 (b)层状结构 (c)纤维状及简状结构 (d)分散结构 (e)镶嵌结构
聚合物共混改性原理
填料流动取向对填充聚合物宏观结构形态的某些特殊功能。
聚合物共混改性原理
填充塑料界面作用机理
1、化学键理论
此理论认为，界面粘接是通过化学键的建立而实现的。当填料及树脂之间具有 可反应的官能团以及在使用恰当的偶联剂场合，这一理论无疑是正确的。
2、表面浸润理论
此理论认为，所有粘结剂的首要要求是必须浸润填料，若完全浸润，则由物 理吸附所提供的粘结强度能超过树脂的内聚能。浸润理论可作为化学键理论的一