高分子材料改性ppt课件
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
23
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。
缺口冲击强度 （kJ/m2 )
双螺杆 四螺杆 11.8 12.0 14.7 14.1 14.2 16.8 12.4 15.3 7.8
拉伸强度（MPa）
双螺杆 四螺杆
22.0
21.4
23.0
22.1
22.1
23.1
21.5
22.2
19.5
9
PP/UHMWPE：
共混改性
✓ 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。
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。
5
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
6
混合原理
→
→
剪切变形
破碎
共混改性
→→
凝聚
凝聚
7
共混改性
增容剂(Compatibilizer)
✓ 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。
18
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
19
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。
16
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
17
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；
✓物理交联 ✓化学交联
15
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。
增容剂
✓ 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。
高分子型 低分子型
非反应型
反应型
✓ 非反应型增容剂和反应型 增容剂.
嵌段共聚物 无规共聚物
羧酸型
均聚物
接枝共聚物
8
共混改性
PP/UHMWPE共混物的力学性能
共混比 PP/UHMWPE
100/5 100/10 100/15 100/20 100/0
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)
20
主链反应和Βιβλιοθήκη Baidu基反应
氯含量/% 0 30 40 50 60 70
Tg/℃ -70 -20 10 20 35 150
物理性能 塑性材料 橡胶状弹性体 软、粘滞状 皮革状
高分子材料改性
1
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
2
✓概念：
高分子材料改性
✓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。
3
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
4
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
刚性 硬、脆
21
主链反应和侧基反应
马来酸酐改性PP的原理：
OO
O
+
CH2 CH n
CH3
OO
O
CH2 C n
CH3
22
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％。
2.当引发剂用量超过0.09 ％时，接枝率有所下降。
✓ 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。
10
11
共聚
无规共聚
(random copolymerization)
交替共聚
(alternating copolymerization)
嵌段共聚
(block 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
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
ABS
12
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
13
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。
14
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)。
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。
缺口冲击强度 （kJ/m2 )
双螺杆 四螺杆 11.8 12.0 14.7 14.1 14.2 16.8 12.4 15.3 7.8
拉伸强度（MPa）
双螺杆 四螺杆
22.0
21.4
23.0
22.1
22.1
23.1
21.5
22.2
19.5
9
PP/UHMWPE：
共混改性
✓ 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。
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。
5
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
6
混合原理
→
→
剪切变形
破碎
共混改性
→→
凝聚
凝聚
7
共混改性
增容剂(Compatibilizer)
✓ 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。
18
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
19
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。
16
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
17
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；
✓物理交联 ✓化学交联
15
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。
增容剂
✓ 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。
高分子型 低分子型
非反应型
反应型
✓ 非反应型增容剂和反应型 增容剂.
嵌段共聚物 无规共聚物
羧酸型
均聚物
接枝共聚物
8
共混改性
PP/UHMWPE共混物的力学性能
共混比 PP/UHMWPE
100/5 100/10 100/15 100/20 100/0
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)
20
主链反应和Βιβλιοθήκη Baidu基反应
氯含量/% 0 30 40 50 60 70
Tg/℃ -70 -20 10 20 35 150
物理性能 塑性材料 橡胶状弹性体 软、粘滞状 皮革状
高分子材料改性
1
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
2
✓概念：
高分子材料改性
✓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。
3
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
4
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
刚性 硬、脆
21
主链反应和侧基反应
马来酸酐改性PP的原理：
OO
O
+
CH2 CH n
CH3
OO
O
CH2 C n
CH3
22
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％。
2.当引发剂用量超过0.09 ％时，接枝率有所下降。
✓ 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。
10
11
共聚
无规共聚
(random copolymerization)
交替共聚
(alternating copolymerization)
嵌段共聚
(block 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
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
ABS
12
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
13
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。
14
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)。