高分子材料共混改性
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超分子量聚乙烯(Ultra-high molecular weight polyethylene)
是一种线性结构的具有优异综合性能的热塑性工程材料。
具有很好的抗冲击性、耐磨损性、耐化学腐蚀性、耐应力 开裂、优良的电绝缘性、安全卫生、自身润滑性等特性。
但其流动性极差，难以加工成型，而将低密度聚乙烯或高 密度聚乙烯与超聚合物量聚乙烯共混可以大大改善其可加
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③改善高聚物的加工性能，将流动性好的高聚物作为改性剂， 在不影响其他性能的前提下降低材料的加工温度。
如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是一种具有优良的耐磨性、 耐热性和耐化学试剂性的工程塑料；但是， PET具有较 高的熔融温度和较慢的结晶速率。
尼龙66结晶速率快、加工性能好； 将PET与尼龙66共混，尼龙66可以作为PET结晶的成核剂， 以改善PET的加工性能。
裂功较大（抗冲击性好）、易染，但模量较低；
将聚对苯二甲酸己二醇酯与聚酰胺6共混则可实现性能上
的互补。
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再如日本石油化学公司用700gLDPE，6g叔丁基过氧化甲基
丙烯酰乙氧基碳酸酯，在过氧化苯甲酰存在下与300g甲基
丙烯酸甲酯进行反应，得到接枝的聚合中间体，后经单螺
杆挤出在200℃下进行接枝反应，得到粒径0.1～0.2μｍ的多
新型聚合物从研制到生产需高达两亿美元的投资；而研制并 工业化生产一种新型聚合物共混物则只需数百万美元 。
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• 因此聚合物的共混改性对于获得综合性能较为理想的聚合 物材料，提高材料的使用性能、改善加工性能、制备新型 材料满足某种特殊的需要、降低生产成本都具有非常重要
的意义。
• 自从1942年丁氰橡胶改性聚氯乙烯和橡胶增韧聚苯乙烯的
3
• 聚合物的共混改性是聚合物材料科学与工程领域中的一个重
要分支。
• 将不同种类的聚合物采用物理或化学的方法共混，不仅可以 显著改善原聚合物的性能，形成具有优异综合性能的聚合物 体系，而且可以极大地降低聚合物材料开发和研制过程中的 费用，降低成本 。
• 目前，开发性能优异的单体已经愈来愈困难，一种工业化的
改善，其改善机理在于PTFE转移膜的形成。
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国外通过机械共混方法制备多种POM/PTFE共混物，即 POM分别与PTFE、涂覆偶联剂PTFE、经过化学处理的 PTFE等数种PTFE共混.
结果表明经过化学反应处理的、加偶联剂的PTFE与POM
之间产生很强的黏附作用，具有非常优异的性能。 Superex聚合物公司研发了4.5%液晶聚合物LCP(Liquid Crystal Polyester)与95.5%PET共混，容积为400ml的PET 瓶，氧的透过率可降低70%。LCP的阻氧性为PET的200倍， 而且不受环境湿度影响，其主要问题是不易成型加工。 将聚醚酯酰胺与聚烯烃共混可以改善聚烯烃的抗静电性。
• 对现有的聚合物材料进行共混改性或复合增强，已成为聚合
物材料领域的一种经济而有效的途径。
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• 据报道，最近十几年，世界聚合物共混物的世界年均需求 增长率为10%左右，而其中附加值最高的工程塑料合金的 增长率更高达15%左右，成为各跨国公司积极开发的品种。 • 在美国、欧洲、日本已工业化的塑料合金品种中，工程塑 料合金占绝大多数，合金化已成为当前工程塑料改性的主 要方法。
第二章
2.1 概述
高分子材料共混改性
2.2 聚合物材料的共混相容性
2.3 聚合物材料共混体系的形态结构
2.4 共混物的性能
2.5 共混物制备方法过程、共混工艺与共混设备 2.6 增溶剂 2.7 高分子材料共混改性的应用 1
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2.1 概述
• 从20世纪30年代Staudinger（斯陶丁格）确立聚合物学说以 来，聚合物材料工业获得了飞速的发展。 • 这不仅体现在塑料、橡胶、纤维等合成材料在品种和产量上 的迅速增长，而且体现在通过聚合物与聚合物的共混（或复 合）制取的各种高性能新型材料的广泛应用。
开发成功并且工业化生产，已经有上百种重要的聚合物共
混物相继问世，并在工程领域起重要作用。
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2.1.1共混改性的目的与作用
①综合均衡各聚合物组分性能，取长补短，消除各单一聚合物 组分的弱点，获得综合性能较为理想的聚合物材料。
如聚丙烯具有高抗拉强度、耐腐蚀、抗湿性、电绝缘性，但 其不耐磨、且低温韧性和耐应力开裂性欠佳。
相结构的改性聚乙烯。
再将它与PET共混，大大提高冲击强度，退火后冲击强度
不再下降，热变形温度、硬度提高。
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②使用少量的聚合物作为另一聚合物的改性剂，改善聚合物 材料的性能，改性效果显著。
最早利用共混改性的是聚苯乙烯，把天然橡胶混入聚苯乙 烯，制成了改性聚苯乙烯，改变了聚苯乙烯的脆性，使它 变得更为坚韧和耐冲击。
HDPE耐低温、冲击性能好，但熔融加工性、印刷性差。 将两者共混可以实现性能上的互补获得具有较高拉伸强度、 冲击强度和压缩强度，耐热性优于聚乙烯，而耐应力开裂性 优于聚丙烯的材料。
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再如聚对苯二甲酸己二醇酯和聚酰胺6在化学纤维领域有 重要地位。
聚对苯二甲酸己二醇酯纤维具有良好的模量、穿着挺括性 好、但吸湿性差、难染色、难黏结，而聚酰胺6纤维的断
这是因为当聚苯乙烯和天然橡胶的共混物受到外力冲击时， 分散在聚苯乙烯中的天然橡胶颗粒能够吸收大量的冲击能 量，使共混物的耐冲击性和韧性有所提高。
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另一个典型例子是在聚酰胺PA中添加聚四氟乙烯PTFE提
高其滑动性，当PTFE填充量大于10%，PA的减摩耐磨性
明显提高.
如在PA体系中同时添加能与其部分相容的线型低密度聚 乙烯/丙烯-苯乙烯的共聚物5%，PTFE10%，二者协同效 应非常好，无论是从提高复合材料的性能，还是降低成本 方面考虑，都是非常理想的改性方法。
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聚甲醛POM具有极好的力学、化学和电性能，广泛应用于 汽车、电子、精密机械和建材。
国内采用冷压-热烧结工艺研制出一系列不同PTFE含量的 的POM/PTFE的共混物，可以明显改善摩擦磨损性能、韧 性、抗蠕变性和外观。
还有通过高速混合PTFE和增韧增容wk.baidu.com性后的POM挤出造
粒制得合金粒料，使改性后POM的摩擦磨损性能得到现状
超分子量聚乙烯(Ultra-high molecular weight polyethylene)
是一种线性结构的具有优异综合性能的热塑性工程材料。
具有很好的抗冲击性、耐磨损性、耐化学腐蚀性、耐应力 开裂、优良的电绝缘性、安全卫生、自身润滑性等特性。
但其流动性极差，难以加工成型，而将低密度聚乙烯或高 密度聚乙烯与超聚合物量聚乙烯共混可以大大改善其可加
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③改善高聚物的加工性能，将流动性好的高聚物作为改性剂， 在不影响其他性能的前提下降低材料的加工温度。
如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是一种具有优良的耐磨性、 耐热性和耐化学试剂性的工程塑料；但是， PET具有较 高的熔融温度和较慢的结晶速率。
尼龙66结晶速率快、加工性能好； 将PET与尼龙66共混，尼龙66可以作为PET结晶的成核剂， 以改善PET的加工性能。
裂功较大（抗冲击性好）、易染，但模量较低；
将聚对苯二甲酸己二醇酯与聚酰胺6共混则可实现性能上
的互补。
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再如日本石油化学公司用700gLDPE，6g叔丁基过氧化甲基
丙烯酰乙氧基碳酸酯，在过氧化苯甲酰存在下与300g甲基
丙烯酸甲酯进行反应，得到接枝的聚合中间体，后经单螺
杆挤出在200℃下进行接枝反应，得到粒径0.1～0.2μｍ的多
新型聚合物从研制到生产需高达两亿美元的投资；而研制并 工业化生产一种新型聚合物共混物则只需数百万美元 。
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• 因此聚合物的共混改性对于获得综合性能较为理想的聚合 物材料，提高材料的使用性能、改善加工性能、制备新型 材料满足某种特殊的需要、降低生产成本都具有非常重要
的意义。
• 自从1942年丁氰橡胶改性聚氯乙烯和橡胶增韧聚苯乙烯的
3
• 聚合物的共混改性是聚合物材料科学与工程领域中的一个重
要分支。
• 将不同种类的聚合物采用物理或化学的方法共混，不仅可以 显著改善原聚合物的性能，形成具有优异综合性能的聚合物 体系，而且可以极大地降低聚合物材料开发和研制过程中的 费用，降低成本 。
• 目前，开发性能优异的单体已经愈来愈困难，一种工业化的
改善，其改善机理在于PTFE转移膜的形成。
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国外通过机械共混方法制备多种POM/PTFE共混物，即 POM分别与PTFE、涂覆偶联剂PTFE、经过化学处理的 PTFE等数种PTFE共混.
结果表明经过化学反应处理的、加偶联剂的PTFE与POM
之间产生很强的黏附作用，具有非常优异的性能。 Superex聚合物公司研发了4.5%液晶聚合物LCP(Liquid Crystal Polyester)与95.5%PET共混，容积为400ml的PET 瓶，氧的透过率可降低70%。LCP的阻氧性为PET的200倍， 而且不受环境湿度影响，其主要问题是不易成型加工。 将聚醚酯酰胺与聚烯烃共混可以改善聚烯烃的抗静电性。
• 对现有的聚合物材料进行共混改性或复合增强，已成为聚合
物材料领域的一种经济而有效的途径。
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• 据报道，最近十几年，世界聚合物共混物的世界年均需求 增长率为10%左右，而其中附加值最高的工程塑料合金的 增长率更高达15%左右，成为各跨国公司积极开发的品种。 • 在美国、欧洲、日本已工业化的塑料合金品种中，工程塑 料合金占绝大多数，合金化已成为当前工程塑料改性的主 要方法。
第二章
2.1 概述
高分子材料共混改性
2.2 聚合物材料的共混相容性
2.3 聚合物材料共混体系的形态结构
2.4 共混物的性能
2.5 共混物制备方法过程、共混工艺与共混设备 2.6 增溶剂 2.7 高分子材料共混改性的应用 1
1
2.1 概述
• 从20世纪30年代Staudinger（斯陶丁格）确立聚合物学说以 来，聚合物材料工业获得了飞速的发展。 • 这不仅体现在塑料、橡胶、纤维等合成材料在品种和产量上 的迅速增长，而且体现在通过聚合物与聚合物的共混（或复 合）制取的各种高性能新型材料的广泛应用。
开发成功并且工业化生产，已经有上百种重要的聚合物共
混物相继问世，并在工程领域起重要作用。
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2.1.1共混改性的目的与作用
①综合均衡各聚合物组分性能，取长补短，消除各单一聚合物 组分的弱点，获得综合性能较为理想的聚合物材料。
如聚丙烯具有高抗拉强度、耐腐蚀、抗湿性、电绝缘性，但 其不耐磨、且低温韧性和耐应力开裂性欠佳。
相结构的改性聚乙烯。
再将它与PET共混，大大提高冲击强度，退火后冲击强度
不再下降，热变形温度、硬度提高。
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②使用少量的聚合物作为另一聚合物的改性剂，改善聚合物 材料的性能，改性效果显著。
最早利用共混改性的是聚苯乙烯，把天然橡胶混入聚苯乙 烯，制成了改性聚苯乙烯，改变了聚苯乙烯的脆性，使它 变得更为坚韧和耐冲击。
HDPE耐低温、冲击性能好，但熔融加工性、印刷性差。 将两者共混可以实现性能上的互补获得具有较高拉伸强度、 冲击强度和压缩强度，耐热性优于聚乙烯，而耐应力开裂性 优于聚丙烯的材料。
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再如聚对苯二甲酸己二醇酯和聚酰胺6在化学纤维领域有 重要地位。
聚对苯二甲酸己二醇酯纤维具有良好的模量、穿着挺括性 好、但吸湿性差、难染色、难黏结，而聚酰胺6纤维的断
这是因为当聚苯乙烯和天然橡胶的共混物受到外力冲击时， 分散在聚苯乙烯中的天然橡胶颗粒能够吸收大量的冲击能 量，使共混物的耐冲击性和韧性有所提高。
9
另一个典型例子是在聚酰胺PA中添加聚四氟乙烯PTFE提
高其滑动性，当PTFE填充量大于10%，PA的减摩耐磨性
明显提高.
如在PA体系中同时添加能与其部分相容的线型低密度聚 乙烯/丙烯-苯乙烯的共聚物5%，PTFE10%，二者协同效 应非常好，无论是从提高复合材料的性能，还是降低成本 方面考虑，都是非常理想的改性方法。
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聚甲醛POM具有极好的力学、化学和电性能，广泛应用于 汽车、电子、精密机械和建材。
国内采用冷压-热烧结工艺研制出一系列不同PTFE含量的 的POM/PTFE的共混物，可以明显改善摩擦磨损性能、韧 性、抗蠕变性和外观。
还有通过高速混合PTFE和增韧增容wk.baidu.com性后的POM挤出造
粒制得合金粒料，使改性后POM的摩擦磨损性能得到现状