高分子材料改性(郭静主编)课后习题标准答案

第一章绪论

第二章高分子材料共混改性

1.什么是相容性，以什么作为判断依据？

是指共混无各组分彼此相互容纳，形成宏观均匀材料的能力，其一般以是否能够产生热力学相互溶解为判据。

2.反应性共混体系的概念以及反应机理是什么？

是指在不相容或相容性较差的共混体系中加入（或就地形成）反应性高分子材料，在混合过程中（例如挤出过程）与共混高分子材料的官能团之间在相界面上发生反应，使体系相容性得到改善，起到增容剂的作用。

3.高分子材料体系其相态行为有哪几种形式，各自有什么特点，并举例加以说明。

（1）具有上临界混溶温度UCST，超过此温度,体系完全相容,为热力学稳定的均相体系;低于此温度为部分相容,在一定的组成范围内产生相分离。如:天然橡胶-丁苯橡胶。

（2）具有下临界混溶温度LCST，低于此温度,体系完全相容,高于此温度为部分相容。如:聚苯乙烯-聚甲基乙烯基醚、聚己内酯-苯乙烯/丙烯腈共聚物。

（3）同时出现上临界混溶温度UCST和下临界混溶温度LCST，如苯乙烯/丙烯腈共聚物-丁腈橡胶等共混体系。

（4）UCST和LCST相互交叠，形成封闭的两相区

（5）多重UCST和LCST

4.什么是相逆转，它与旋节分离的区别表现在哪些方面？

相逆转（高分子材料Ａ或高分子材料B从分散相到连续相的转变称为相逆转）也可产生两相并连续的形态结构。

（1）SD起始于均相的、混溶的体系,经过冷却而进入旋节区而产生相分离,相逆转主要是在不混溶共混物体系中形态结构的变化。

（2）SD可发生于任意浓度,而相逆转仅限于较高的浓度范围

（3）SD产生的相畴尺寸微细,而相逆转导致较粗大的相畴,

5.相容性的表征方法有哪些，试举例加以说明。

玻璃化转变法、红外光谱法、差热分析(DTA)、差示扫描量热法(DSC) 膨胀计法、介电松弛法、热重分析、热裂解气相色谱等。

玻璃化转变法：若两种高分子材料组分相容，共混物为均相体系就只有一个玻璃化温度，

完全不溶，就有两个玻璃化温度，部分相容介于前两者之间。

差示扫描量热法(DSC)：DSC测量试样按升温△T所需热量与参比材料同样升温△T所需热量之差，从而定出试样的玻璃化转变T g。

红外光谱法：对于相容的高分子材料共混体系,由于不同高分子材料分子之间有强的相互作用,其所产生的光谱相对两高分子材料组分的光谱谱带产生较大的偏离(谱带频率的移动和峰形的不对称加宽等)，由此而表征相容性的大小。

6.提高相容性的方法有哪些？举例加以解释。

（1）加强基团间的相互作用，例如苯乙烯和含强极性-CN基团的丙烯腈共聚后，就能和许多高分子材料如聚碳酸酯、聚氯乙烯等形成相容体系。

（2）接枝嵌段共聚共混如嵌段共聚共混制取乙丙橡胶与聚丙烯的共混物。

（3）添加第三组份增容剂LDPE／PP共混物中加入含PP和PE嵌段-EPCAR,提高强度。

（4）形成互穿高分子材料网络(IPN)

7.简述增容剂的作用机理，对比反应型增容剂和非反应型增容剂的优劣。

按增容剂与不基体的作用形式可增容剂将分为非反应型和反应型两大类，反应型增容剂是指共混时伴随着化学反应，与共混组分能生成化学键。而非反应型增容剂只起到“乳化剂”的分散作用，降低其相界面间的张力，从而达到增容的目的。

与非反应型增容剂相比，反应型增容剂具有制造成本低、添加量少、增容效果好、增容效率高等特点，

8.试说明高分子材料共混物有哪几种形态结构？

高分子材料共混物可分为均相和两相结构。

两相结构中又分为：单向连续结构，两相互锁或交错结构，相互贯穿的两相连续结构。

9.以具体实例说明弹性体增韧，非弹性体增韧、无机粒子的增韧机理。

弹性体增韧：NBR改性PVC，NBR橡胶小球可以作为应力集中体，诱发银纹或剪切带，外力作用的能量通过银纹或剪切带的形成而耗散掉。

非弹性体增韧：在PC韧性基体中添加PS（脆性塑料），当韧性基体受到外力拉伸应力时，会在垂直于拉伸应力的方向上对脆性塑料粒子施以压应力。脆性粒子在静压力作用下发生塑性形变，将外力作用能量耗散掉。

无机粒子的增韧：PVC里加入纳米CaCO3,受到外力作用时，微小的刚性粒子引发大量银纹，同时塑料基体也产生塑性变形，吸收冲击能量，达到增韧效果。

10.影响刚性粒子增韧的因素有哪些？

a.基体韧性：高分子材料基体的初始韧性越大.则增韧的效果越明显

b.界面黏结性：为了使在刚性粒子赤道而上产生强应力，必须使基体与填料界而有适当的界而粘合以满足应力传递。

c.粒子大小及用量：刚性粒子的加入量存在一最佳值。

d. 粒间基带厚度

e. 分散相模量：分散相的屈服应力与分散相和基质间的界而黏结越接近，才能起到较好的增韧作用。

f. 刚性粒子增韧与基体结晶行为的关系：无机填料对结晶性高分子材料具有成核作用，而填料的表面处理不仅对填料的成核能力有明显的影响，而且使结晶的成长过程发生变化。11. 简述概念

银纹现象相畴最低临界相容温度相容性功能性聚合物共混物

银纹现象：玻璃态聚合物在应力作用下会产生发白现象---应力发白现象，

相畴：在复相聚合物体系中，每一相都以一定的聚集形态存在。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。

最低临界相容温度：低于此温度,体系完全相容,高于此温度为部分相容。

“相容性”代表热力学相互溶解，共混时，混合自由焓ΔG m＜0 。

功能性聚合物共混物是指除通用性能之外，具有某种特殊功能（如抗静电性、高阻隔性、离子交换性等）的聚合物共混物。

12.简述聚合物共混物界面层的形成步骤。分析提高两相之间的办法。

两相之间的相互接触；

两种聚合物大分子链段之间的相互扩散。

增加两相之间的接触面积有利于大分子链段之间的相互扩散、提高两相之间的粘合力。

具体办法：高效率的共混机械；采用IPN技术；采用增容剂。