聚合物共混改性原理及应用
聚合物共混改性原理及应用
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一．名词解释（每题5分，共20分）
1.聚合物共混
答：共混改性包括物理共混、化学共混和物理/化学共混三大类型。其中，物理共混就是通常意义上的“混合”。如果把聚合物共混的涵义限定在物理共混的范畴之内，则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质的过程。
2.分布混合和分散混合
答：分布混合，又称分配混合。是混合体系在应变作用下置换流动单元位置而实现的。分散混合是指既增加分散相空间分布的随机性，又减少分散相粒径，改变分散相粒径分布的工程。
分布混合和分散混合在实际的共混工程中是共生共存的，分布混合和分散混合的驱动力都是外界施加的作用力。
3.总体均匀性和分散度
答：总体均匀性是指分散相颗粒在连续相中分布的均匀性，即分散相浓度的起伏大小。分散度则是指分散相颗粒的破碎程度。对
于总体均匀性，则采用数理统计的方法进行定量表征。分散度则以分散相平均粒径来表征。
4.分散相的平衡粒径
答：在分散混合中，由于分散相大粒子更容易破碎，所以共混过程是分散相粒径自动均化的过程，这一自动均化的过程的结果，是使分散相例子达到一个最终的粒径。即“平衡粒径”。
二．选择题（每题分，共15分）
1.热力学相容条件是混合过程的吉布斯自由能（ A ）
A.小于零
B 大于零
C 等于零
D 不确定
2.共混物形态的三种基本类型不包括（ D ）
3. A.均相体系
4. B 海-岛结构
5.C 海--海结构
6. D 共混体系
3.影响熔融共混过程的因素不包括（B ）
A 聚合物两相体系的熔体黏度
B 聚合物两相体系的表面张力
C 聚合物两相体系的界面张力
D 流动场的形式和强度
4.共混物形态研究的主要内容不包括（ D ）
A 连续相和分散相祖分的确定
B 两相体系的形貌
C 相界面
D 分散相的物理性能
5.熔体黏度调节的方法不包括（B）
A 温度
B 时间
C 剪切应力
D 用助剂调节
6.聚合物共混物的使用性能影响要素不包括（ A ）
A 结晶时间
B 结晶温度
C 结晶速度
D 结晶共混物的结构形态
7.影响热力学相容性的因素不包括（ B ）
A 相对分子质量
B 共混组分的性能
C 温度
D 聚集态结构
8.共混物性能的影响因素不包括（ C ）
A 各组分的性能与配比
B 共混物的形态
C 温度
D 外界作用条件
9.影响聚合物的表面张力的相关因素不包括（ B ）
A 温度
B 压强
C 聚合物的物态
D 聚合物的相对分子质量
10.填充体系的界面作用机理不包括（ D ）A化学键机理
B 表面浸润机理
C 酸碱作用机理
D增韧剂机理
三．填空题（每空1分，共15分）
1.聚合物共混包括物理共混、化学共混和物理化学共混。
2.热力学相容条件是混合过程的吉布斯自由能ΔG<0 。
3.当分散相颗粒变小时，比表面积增大，界面能也相应增大，使分散相颗粒进一步破碎所需的能量也相应增大。
4.在聚合物共混过程中，同时存在分散过程与聚集过程这一对互逆的过程。
5.关于聚合物共混物的形态，有两个关键的因素，其一是分散相颗粒的平均粒径，其二是分散相颗粒在连续相分布的均匀程度。
6.对于牛顿流体，在We的临界值的最低点，分散相最容易破碎。
7.分散相的颗粒的分散过程可以细分为两种机理：液滴分裂机理和细流线破裂机理。
8.二元相互作用模型的基本原理，是将大分子间的相互作用细分为不同组分的重复单元之间相互作用的加和。
9.绘制相图的常用方法是光学方法。
10.表面张力的本质是分子间的相互作用。
四．判断题（每题1分，共10分）
1.熔融共混是将聚合物组分加热到熔融状态后进行共混。（√）
2.“液滴模型”认为，对于特定的体系和在一定条件下，We可有特定的临界值，当体系的We值小于临界值时，液滴是稳定的。若大于临界值，液滴就会变得不稳定，进而发生破裂。（√）
3.连续相的黏度增大，也可以使We值减小，易于变形。（×）
4.在共混的初始阶段，由于分散相的粒径较大，而分散相的粒子数目较少，所以破碎过程占主要地地位。（√）
5.降低界面张力不仅有利于促进分散相的破碎，而且有利于抑制粒子的集聚。（√）
6.提高连续相黏度或降低分散相黏度，都可以使分散相粒径增加。（×）
7.改变相对分子质量，可以获得相容与不相容的的临界条件。（√）
8.分布混合和分散混合在实际过程中不能一起存在。（×）
9.溶解度参数法被用于判断两种聚合物的相容性。（√）
10.当分散相组分破裂时，其比表面积增大，界面能相应增加。（√）
五．简答题（每题10分，共40分）
1.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
2.简述共混体系界面张力、界面层厚度与相容性的关系。
答：界面张力、界面层厚度都是聚合物共混两相体系界面研究中的要素。界面张力与界面层厚度、共混体系相容性等都密切相关。溶解度参数接近的体系，或者B参数较小的体系，相容性相应地较好。界面张力较低，界面层厚度也较厚。
3.试述聚合物共混的相容性
答：关于相容性的概念，有从理论角度提出的热力学相容性和从实用角度提出的广义相容性，以及与热力学相容性相关的溶混性。
热力学相容体系是满足热力学相容条件的体系，是达到了分子程度混合的均相共混物
从实用角度提出的相容性概念，是指共混物各组分之间彼此相互容纳的能力。这一相容性概念表示了共混组分在共混中相互扩散的分散能力和稳定程度。
共混体系的判据，是指一种共混物具有类似于均相材料
所具有的性能；在大多数情况下，可以用玻璃化转变温度(Tg)作为均相体系判定的标准。相应地，可以把Tg作为相容性的判定标准。
4.试述影响熔融过程的5个主要因素
答：主要因素：1.聚合物两相体系的熔体黏度以及熔体弹性；
2.聚合物两相体系的界面能；
3.聚合物两相体系的组分含量配比以及物料初始状态；
4.流动场的形式和强度；
5.共混时间。5.聚合物共混物的形态结构类型有那些并简述其特点。
答：主要分为3种结构类型，即单相连续结构、两相互锁或交错结构、两相连续结构。
（1）. 单相连续结构：构成聚合物共混物的两个相或者多个相中只有一个相连续，其他的相分散于连续相中。单相连续结构又因分散相相畴的形状、大小以及与连续相结合情况的不同而表现为多种形式。
（2）. 相互贯穿的两相连续结构：共混物中两种组分均构成连续相，互穿网络聚合物（IPNs）是两相连续结构的典型例子。
（3）. 两相互锁或交错结构：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。有时也称为两相共连续结构，包括层状结构和
互锁结构。
聚合物共混改性原理复习题
一、图1和图2是某科研工作者对蛋白石填充高密度聚乙烯不同体系的的测试结果，请对此两图进行分析，写出分析结果和其原因。（处理剂为表面处理剂）
注：目=1平方英寸（×）内的孔数
答：未经处理的蛋白石填充HDPE降低树脂的拉伸强度和冲击强度，蛋白石粒径大小对这两种性能的影响相当。由于未经过表面处理剂处理，蛋白石不能与树脂较好地相容，两
相间粘合力小，不能很好地传递应力，故拉伸强度和冲击强度降低。
经过处理的蛋白石填充HDPE能够提高树脂的拉伸强度和冲击强度。硬脂酸处理的蛋白石比钛酸酯处理的更能提高拉伸强度，并且粒径小的效果好；对于冲击强度，前者效果不如后者，且粒径大的更能提高冲击强度。经表面处理剂处理后的蛋白石与树脂基体相容性好，界面相粘结力强；硬脂酸处理的蛋白石相容性更好，使得其拉伸强度更高，但粘合紧密反而导致应力传递快，能量吸收少，冲击强度提高较少。填充物粒径小，粘结紧抗拉伸能力强，但是对于钛酸酯处理的蛋白石，粒径小冲击强度反而低，可能是因为蛋白石颗粒分散不均匀导致。
二、一般采有PP熔融接枝MAH单体，并通过反应挤出制备PP/PA6共混物，请阐明PP接枝MAH对共混物的形态结构及性能有何影响。为什么
答：PA6与PP是不相容体系，其共混物一般呈现相分离的双相结构，PP粒子呈球状简单地分散在PA6基体中，并且分布不均匀，粒径大，粒径分布宽，界面粘接不良；当体系中加入增容剂后，PP 粒子均匀地分散在PA6 基体中，粒径变小，粒径分布窄, PA6与PP 两相界面无明显分相情况。PP
接枝MAH降低了PP在PA6中的界面张力，增加了两相的相容性。
形态结构：从反应过程可知，通过PP和MAH熔融接枝和MAH和PA6的酰胺化反应，生成了PP和PA6的A-B型嵌段共聚物，同时在线生成了增容剂，细化了粒子结构，增强了相容性。
性能：使共混物具有PA6的高强度和高模量，又具有PP 的抗湿性和尺寸稳定性，韧性提高。因为分散相粒径变小且分散均匀，拉伸强度、抗弯强度和断裂伸长率均有显著提高，由于增加了两相间的相容性，界面粘结力强，抗冲击性能也明显提高。
三、简述
影响HDPE/CaCO3体系性能的因素，并从结构设计的角度出发，提出一些改善HDPE/CaCO3体系性能的方法及手段。
答：影响因素:两相相容性，碳酸钙种类、用量及粒径，共混方法等。
方法：对填料进行表面处理，应用有机高分子、无机物、表面活性剂或偶联剂，降低其表面能使其与树脂相容性变好。手段：干法，填料在干态下借高速混合作用和一定温度下使处理剂均匀地作用于填料表面，形成一个极薄的表面
层；湿法，填料在处理剂的水溶液或水乳液中，通过填料表面吸附作用或化学作用使处理剂分子结合于填料表面；加工现场处理法。
四、针对
PP/PA体系，有哪些增容手段可用来改善体系的物理化学性能
答：加入带反应性官能团的增容剂与PA6和PP共混,如MAH接枝PP，EVA与MAH接枝共聚物，MAH与乙丙橡胶共聚物，等离子体表面处理。
五、简述
影响辐照改性效果的因素。
答：1、加料顺序。直接辐射法：将聚合物和单体在辐射前混合在一起，共同辐射，在生成接枝共聚物的同时也生成均聚物。预辐射法：先辐射聚合物，使之产生捕集型自由基，再用乙烯型单体继续对聚合物处理，得到接枝共聚物。预辐射法虽然接枝点少，但接枝效率高均聚物少。2、辐射剂量。辐射剂量过大导致主链断裂，必须控制在一定范围内，但因此会导致自由基产生量少。
六、以滑
石粉填充聚丙烯体系为例，简述硅烷偶联剂在聚合物/无机填料复合体系的作用原理。
答：当应用于填料表面处理时，硅烷偶联剂分子中的X
部分首先在水中水解成反应性活泼的多羟基硅醇，然后与滑石粉表面的羟基缩合而牢固结合，偶联剂的另一端Y 基于聚丙烯大分子长链形成物理缠结。
硅烷偶联剂的作用机理如下:
Si X X
水解R Si OH OH R 吸附Si OH R OH HO R-Si-O R-Si-O O
七、 以碳
酸钙填充聚乙烯体系为例，简述钛酸酯偶联剂（TSS ）在聚合物/无机填料复合体系的作用原理。
答：烷氧基与碳酸钙表面的羰基结合，亲有机端的长链R 基于聚乙烯大分子长链发生缠结，从而使填料与聚合物偶联。
钛酸酯偶联剂作用机理示意图如下：
H
H O H H TTS O Ti-[OOCCH(CH 3)(CH 2)14-CH 3]3
-Ti-[OOCCH(CH 3)(CH 2)14-CH 3]3-Ti-[OOCCH(CH 3)(CH 2)14-CH 3]3Ti-[OOCCH(CH 3)(CH 2)14-CH 3]3
+ (CH 3)2-CH-OH
八、
填料
的表面处理剂主要有哪几类，常用的表面方法有哪些 答：表面活性剂、偶联剂、有机高分子和无机物。表面包覆法，包括干法、湿法和现场加工处理法。其他表面处理法有：1、填料的表面聚合处理； 2、等离子体处理；3、辐照
处理。
九、请解
释下列名词：热塑性弹性体、互穿聚合物网络（IPN）、银纹化
答：热塑性弹性体：一种兼有塑料盒橡胶特性，高温下具有可塑化成型，常温下具有橡胶的弹性，实现了高弹、强度、热塑性的完美结合的材料。
IPN：有两种或两种以上聚合物通过分子链段网络的相互贯穿缠结并以化学键合方式各自交联而形成的一种网络状聚合物共混物。
银纹化：玻璃态聚合物在应力作用下会产生应力发白，应力发白的原因是产生了银纹，这种产生银纹的现象叫银纹化。
十、聚合
物共混物形态结构的基本类型有哪些并简述各自的特点答：1、单相连续结构，一相连续，可以看作是分散介质，又称为基体，另一相分散在连续相中，称为分散相，又称为相微区；2、两相连续结构，两组分构成连续相；3、两相交错或互锁结构，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排列，难以区分连续相和分散相。
十一、聚合物共混物大形变的形变机理有哪些并简述其影响因素。
答：大形变包括两种可能过程：一是剪切形变过程，而是银纹化过程。
剪切形变包括弥散型剪切屈服形变和形成局部剪切带剪切形变只是使物体的形状发生改变，分子间的内聚能和物体的密度基本不受影响，影响因素：1、外力超过屈服应力，2、聚合物的应力软化作用，3、结构上的缺陷或其它的原因造成的应力集中。
银纹化，即玻璃态聚合物在应力作用下会产生应力发白，应力发白的原因是产生了银纹，这种产生银纹的现象叫银纹化。聚合银纹化影响因素：1、分子量，分子量高时银纹强度大，不易破裂成裂纹；2、分子取向，平行于取向施加应力银纹化受抑制，产生大量细而短的银纹，垂直方向上，易于产生银纹，产生少量而粗的银纹；3、环境的影响，环境对聚合物的破坏有重要影响，某些有机物可以大大加速聚合物开裂的速度。
十二、影响聚合物共混物的因素有哪些如何影响
此题范围太广，阐述主要因素即可。
答：（1）相容性：相容性最主要影响共混物的力学性能，相容性差，界面粘结不良，相容性好界面粘结紧密，能够综
合各组分的优良性能。影响相容性的因素有溶度参数、共聚物组成、极性、表面张力、结晶能力、粘度和分子量。
（2）制备方法：共混物制备技术主要影响混合效果，得到不同程度相容性的共混物，从而影响力学性能、加工流动性等性能。
（3）填充改性。通过填充物的性能、种类、用量、分散效果及与树脂基体的结合情况影响聚合物的各种性能，如增韧增强。
十三、聚合物共混物相容性分哪两类各自的定义是什么画出聚合物共混物的UCST、LCST相图。
答：分为热力学相容性和机械相容性。热力学相容性：指在任何比例混合时，聚合物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。机械相容性：聚合物各组分之间存在一定的相界面亲和力，且分散较均匀，分散相粒子尺寸不太大，具有良好的物理机械性能。图略。
十四、聚合物共混物的制备方法有那些各有什么特点答：1、简单机械混合，直接将两种聚合物进行混合，聚合物均是完全相容体系，物料的混合过程通常依靠扩散、对流和剪切三种作用完成，通常只有物理变化，包括干粉共混法、熔体共混法、溶液共混法和乳液共混法。
2、反应性共混技术：两种或者多种聚合物在混炼过程中同时伴随一种或多种聚合物的化学反应，最终导致聚合物之间产生化学键接，包括反应性密炼和反应性挤出。
3、共聚-共混法：首先制备一种聚合物，然后将其溶于另一种聚合物的单体中，形成均匀溶液后引发单体与原先的聚合物发生接枝共聚，同时单体还会发生均聚作用。
4、IPN 技术：它含有两种聚合物材料，其中每一种聚合物都是网状结构，每种聚合物必须在另一种聚合物直接存在下进行聚合或交联或者既聚合又交联。包括顺序IPN 、同时互穿网络SIN 、互穿弹性体网络IEN 。
十五、填料的主要表面处理剂有哪些种类以水解型硅烷偶联剂为例简述偶联剂在填充聚合物中的作用机理。
答：表面活性剂、偶联剂、有机高分子和无机物。硅烷偶联剂分子中的X 部分首先在水中水解成反应性活泼的多羟基硅醇，然后与填料表面的羟基缩合而牢固结合，偶联剂的另一端Y 基于聚合物大分子长链形成物理缠结或化学结合。 硅烷偶联剂的作用机理如下:
Si X X
水解R Si OH OH R 吸附Si OH R HO R-Si-O R-Si-O O
十六、用于短纤维增强的热塑性聚合物的双螺杆挤出机的螺
杆可分为哪些区段排气区的螺杆构型有何特点
答：固体输送区、熔融区、混合区、排气区和熔体输送区。排气区入口位置设立反螺纹或反向捏合块，将熔体密封，建立起高压；排气区采用大导程螺纹元件，以形成低充满度和薄的熔体层，使物料有可暴露的自由表面，或采用多头小导程螺纹元件，增加熔体表面的更新速度，以利于气体的排除与挥发。
十七、结合聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料的结构，简述聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料的性能特点。
答：部分聚合物填充于层状硅酸盐的层间间隙，具有纳米尺度效应和很强的有机-无机界面结合力，并且大分子链在层间有一定取向。由于硅酸盐刚性比聚合物打和大分子链取向，材料具有高模量；插层的聚合物能够吸收能量，阻止裂纹扩展，减少应力集中点从而具有高强度；大分子被限制在夹层内，链段热运动受阻，故材料表现出优良的耐热性和稳定性。
十八、简述聚合物纳米复合材料的定义及其主要的制备方法。
答：聚合物纳米复合材料，即两相或多相的含聚合物混合物中至少有一相的一维尺度小于100nm量级的复合材料。
1、溶胶-凝胶法：将前驱物溶于水或有机溶剂形成均质溶液，溶质发生水解反应生成纳米级粒子并形成溶胶，溶胶经蒸发干燥转变为凝胶，包括原位溶胶法、溶胶-原位聚合法和有机无机同步聚合法。
2、原位聚合法：应用在位填充使纳米粒子在单体中均匀分散，然后在一定条件下就地聚合。
3、共混法：首先合成出各种形态的纳米粒子，再通过各种方式将其与有机聚合物混合，包括溶液、乳液、熔融和机械共混法。
4、插层法：利用层状无机物为无机相，将有机物作为另一相插入无机相的层间，制得聚合物/层状纳米复合材料的方法，包括原位插层聚合法、溶液插层法、熔体插层法、剥离-吸附法和模板聚合法。
补充题
一、名词解释
剪切带：在一定的条件下，聚合物产生明显的局部剪切形变，形成所谓的剪切带。
胞状共混形态：分散粒子似胞状，胞壁由连续相成分构成，胞本身由分散相成分构成，包内又包含连续相成分形成的细小的包容物。
相反转：制备聚合物共混物的过程中，原分散相转变为
连续相，原连续相转变为分散相的过程。
填料：一种固体材料，它具有通过自身的物理特性和表面相互作用或没有表面相互作用，来改变材料的物理和化学性质的能力。
表面活性剂：指极少量即能改变物质表面或界面性质的物质。
机械共混物：是通过采用双辊素炼、密炼，挤出机挤出等方式，将两种聚合物在熔融状态下机械混合制备的共混物。
二、试描述二元相图（UCST和LCST）中典型的三个区域的相容性情况。说明UCST和LCST的概念和意义。
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。
三、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。
答:1、目测法：一种稳定的均相混合物，通过改变温度、
聚合物共混改性-a(答案)知识讲解
聚合物共混改性2007-A(答案)
四川大学期考试试题（闭卷）A （2006 ——2007学年第 2 学期） 课程号：30004720 课序号：课程名称：聚合物共混改性原理任课教师：成绩： 适用专业年级： 2004级学生人数：印题份数：学号：姓名：
5、根据下图分析啮合型同向旋转双螺杆挤出机可分为哪几个工作区段？各段的作用是什么？ 答：1、固体输送区。作用：（1）输送物料；（2）将松散的粉状物料压实或提高粒状物料在螺杆中的充满度，以促进物料在下一区的熔融塑化。（2分） 2、熔融和混合。物料经输送区受到一定的压缩后开始熔融，并发生混合。（2分） 3、混合区（第二混合段）。将组分尺寸进一步细化与均化；侧加料，加入添加剂等。（2分） 4、脱挥、排气。完全熔融状态的物料经压缩后突然减压，可挥发性物料在真空条 件下迅速挥发，脱离熔体。（2分） 5、熔体输送、增压挤出。物料必须建立起一定的压力，使模口处物料有一定的致 密度，一般来说，在此区，物料可进一步混合，主要功能是输送与增压。（2分） 6、简述影响聚合物共混物形变的因素。（10分） 答：1、基体性质。聚合物共混物屈服形变时，银纹和剪切形变两种成分的比例在很大程度上取决于连续相基体的性质。一般而言，连续相的韧性越大，则剪切成分所占的比例越大。（2分） 2、应力的影响。a. 应力大小（1分）：形变中银纹成分的比例随应力和形变速率 的增加而增加；b. 形变速率（1分）：增加形变速率会使银纹成分的比例提高；c. 应力性质的影响（1分）：由于银纹化伴随着体积的增加，所以压应力抑制银纹，张应力则促进银纹的生成。 3、大分子取向的影响。大分子取向常常减小银纹成分的比例。例如橡胶增韧塑 料，拉伸时基体大分子取向，橡胶颗粒会变成椭球状，结果应力集中因子减小。取向的结果使剪切成分的比例增加而银纹化成分的比例下降。（2分）
聚合物共混改性原理及应用
聚合物共混改性原理及应用 ``````` 4057 一．名词解释（每题5分，共20分） 1.聚合物共混 答：共混改性包括物理共混、化学共混和物理/化学共混三大类型。其中，物理共混就是通常意义上的“混合”。如果把聚合物共混的涵义限定在物理共混的范畴之内，则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质的过程。 2.分布混合和分散混合 答：分布混合，又称分配混合。是混合体系在应变作用下置换流动单元位置而实现的。分散混合是指既增加分散相空间分布的随机性，又减少分散相粒径，改变分散相粒径分布的工程。 分布混合和分散混合在实际的共混工程中是共生共存的，分布混合和分散混合的驱动力都是外界施加的作用力。 3.总体均匀性和分散度 答：总体均匀性是指分散相颗粒在连续相中分布的均匀性，即分散相浓度的起伏大小。分散度则是指分散相颗粒的破碎程度。对
于总体均匀性，则采用数理统计的方法进行定量表征。分散度则以分散相平均粒径来表征。 4.分散相的平衡粒径 答：在分散混合中，由于分散相大粒子更容易破碎，所以共混过程是分散相粒径自动均化的过程，这一自动均化的过程的结果，是使分散相例子达到一个最终的粒径。即“平衡粒径”。 二．选择题（每题分，共15分） 1.热力学相容条件是混合过程的吉布斯自由能（ A ） A.小于零 B 大于零 C 等于零 D 不确定 2.共混物形态的三种基本类型不包括（ D ） 3. A.均相体系 4. B 海-岛结构 5.C 海--海结构 6. D 共混体系 3.影响熔融共混过程的因素不包括（B ）
A 聚合物两相体系的熔体黏度 B 聚合物两相体系的表面张力 C 聚合物两相体系的界面张力 D 流动场的形式和强度 4.共混物形态研究的主要内容不包括（ D ） A 连续相和分散相祖分的确定 B 两相体系的形貌 C 相界面 D 分散相的物理性能 5.熔体黏度调节的方法不包括（B） A 温度 B 时间 C 剪切应力 D 用助剂调节 6.聚合物共混物的使用性能影响要素不包括（ A ） A 结晶时间 B 结晶温度 C 结晶速度
聚合物共混改性-作业题答案
1. 聚合物共混改性的主要目的有哪些？ 物性（谋求新的功能提高性能）：功能化、高性能化、耐久性 成型加工性：流动性、收缩性、离型性、尺寸稳定性、结晶性、结晶速度、热熔融强度等 经济性：增量、代用、省资源、循环利用等 2. 聚合物共混改性的主要方法有哪些？ 物理共混：是指两种或两种以上聚合物材料、无机材料以及助剂在一定温度下进行机械掺混，最终形成一种宏观上均匀的新材料的过程。 化学共混：聚合物的化学共混改性是通过聚合物的化学反应，改变大分子链上的原子或原子团的种类及其结合方式的一类共混改性方法。 物理/化学共混：是在物理共混的过程中发生某些化学反应 3. 简述混合的基本方式及其特点。 基本方式：分配混合（分布混合、层流混合）、分散混合 特点：在混合中仅增加粒子在混合物中分布均匀性而不减小粒子初始尺寸的过程，称为分配混合。 分布混合：只改变分散相的空间分布状况，增加分散相分布的随机性。分散相物料主要通过对流作用来实现；层流混合：是分布混合的一种特定形式，其理论基于一种假设，即在层流混合的过程中，层与层之间不发生扩散。分散混合：在混合过程中发生粒子尺寸减小到极限值，同时增加相界面和提高混合物组分均匀性的混合过程。 4. 试述聚合物共混物的形态及特点。 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，相互贯穿，亦即两相连续体系。 两相互锁或交错结构：也是一种二相体系，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。 梯度结构：为二相体系，特殊的共连续体系（两相连续体系）其组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，其组成在空间上互为增减。 单相连续体系：海-岛结构、两相互锁或交错结构 共连续体系：海-海结构、梯度结构、阶跃结构 5. 影响熔融共混的主要因素有哪些？ （1）聚合物两相体系的熔体黏度（比值）及熔体弹性。（2）聚合物两相体系的界面张力。（3）聚合物两相体系的组分含量以及物料的初始状态。（4）流动场形式和强度。（5）共混时间。 1. 试述聚合物共混的概念。 聚合物共混是指将两种或两种以上聚合物材料、无机材料以及助剂在一定温度下进行机械掺混，最终形成一种宏观上均匀，而且力学、热学、光学、电学及其他性能得到改善的新材料的过程，这种混合过程称为聚合物的共混改性，所得到的新的共混产物称为聚合物共混物，简称共混物。 2. 共混物的形态学要素有哪些？ 分散相和连续相、分散相的分散状况、两相体系的形貌、相界面 3. 简述分散相颗粒分散过程的两种主要机理。 液滴分裂机理：分散相的大粒子，分裂成两个较小的粒子，然后，较小的粒子在进一步分裂，这一过程不断重复，直至平衡。细流线破裂机理：分散相的大粒子，在拉伸应力下变形为细流线，细流线再在瞬间破裂成细小的粒子。 4. 依据“液滴模型”，讨论影响分散相变形的因素。 Weber数：We很小时，σ占据主导作用，形成稳定的液滴。“液滴模型”认为，对于特定的体系和在一定条件下，We可以有特定的Wecrit，当We < Wecrit，液滴稳定；We＞Wecrit，液滴会变得不稳定，进而破裂。 γ γ ：↑→We ↑→D ↑。
聚合物共混改性
1．高分子的来源是来自天然高分子、半天然高分子、以及合成高分子。而其中天然高分子是自然界存在的高分子 2．共混方法：物理方法：机械混合溶液混合胶乳混合粉末混合 化学方法：接枝共聚（组分间有化学反应）嵌段共聚（组分间有化学应） 互穿网络（组分间没有化学反应）渐变处理（组分间没有化学反应） 3．高分子材料共混技术进展 相容剂技术(见离聚体进展报告) 互穿聚合物网络技术(见第五章内容) 动态硫化技术(见第三章) 反应挤出成型技术 形态结构研究 增韧机理研究 4．反应挤出成型技术特点： 可连续且小批量的生产； 投资少； 不使用溶剂，节省能源和减少公害； 对制品和原料有较大选择余地； 可方便地进行混炼、聚合等操作，简化脱挥发物、造粒和成型加工等过程，并可使其一体化； 在控制化学结构的同时还可控制微相等物理结构，以制备具有良好性能的新物质。 5．弹性体增韧理论 a 多重银纹理论 Mertz等人首次提出了聚合物的增韧理论。该理论认为，作增韧体的部分橡胶粒子会横跨在材料变形所产生的很多微细的裂缝上，阻止其迅速发展，而橡胶在变形过程中消耗了能量，从而提高了材料的韧性。此理论的主要弱点是注意了橡胶而忽视了母体。后来Newman等人计算了拉伸断裂过程中橡胶断裂所耗散的能量仅占总能量的10%，这说明该理论并未真正揭示橡胶增韧的本质原因。 Bucknall等人发展了Mertz等人的微缝理论，提出了多重银纹理论。该理论认为，在橡胶增韧塑料体系中，橡胶相颗粒起了应力集中的作用。当材料受到冲击时，它能引发大量的银纹，但由于大量银纹之间的应力场的相互干扰并且如果生产着的银纹前峰处的应力集中低于临界值或银纹遇到另一橡胶颗粒时，则银纹就会终止，橡胶相粒子不仅能引发银纹而且能控制银纹。材料受到冲击时产生的大量银纹可吸收大量的冲击能量，从而保护了材料不受破坏 6．弹性体增韧和非弹性体增韧两种理论比较 a 增韧剂种类不同：前者是橡胶或热塑性弹性材料，模量低、易于挠曲、流动性差；后者是脆性塑料或刚性无机粒子，模量高，几乎不发生塑性形变,流动性好。 b 增韧对象不同：前者可增韧脆性或韧性材料；后者则要求基体本身有—定韧性。 c 增韧剂含量变化的效果不同：前者随加入量的增加韧性一直增加；后者有一合适的增韧范围，超过这一范围后无增韧效果。 d 复合体系性质不同：前者在提高材料韧性的同时，材料的模量、强度和热变形温度等大幅度降低；后者则在提高材料韧性的同时，提高材料的模量、强度和热变形温度，不过，前者对基体韧性提高幅度大；后者则通常不能大幅度提高韧性。
聚合物共混改性考试试题及答案
聚合物共混改性考试试卷 一、名称解释 20分 聚合物共混改性： 答：是以聚合物（聚合物或者共聚物）为改性剂，加入到被改性的聚合物材料（合成树脂，又叫基体树脂）中，采用合适的加工成型工艺，使两者充分混合，从而制得具有新颖结构特征和新颖性能的改性聚合物材料的改性技术。 相逆转： 答：聚合物共混物可在一定的组成范围内发生相的逆转，原来是分散相的组分变成连续相，而原来是连续相的组分变成分散相。在相逆转的组成范围内，常可形成两相交错、互锁的共连续形态结构，使共混物的力学性能提高。 热塑性塑料： 答：热塑性塑料是指加热后软化、可塑，冷却后硬化，再次加热可熔融软化，固化成型，具有反复可加工成型的特点。 增容作用： 答：使聚合物之间易于相互分散，能够得到宏观均匀的共混体系。改善聚合物之间相界面的性能，增加两相间的粘合力，使P-P共混物具有长期稳定的性能。 二、聚合物共混物的形态结构及特点 10分 答：单相连续结构：构成聚合物共混物的两个相或者多个相中只有一个相连续，其他的相分散于连续相中。单相连续结构又因分散相相畴的形状、大小以及与连续相结合情况的不同而表现为多种形式。 两相互锁或交错结构：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。有时也称为两相共连续结构，包括层状结构和互锁结构。 相互贯穿的两相连续结构：共混物中两种组分均构成连续相，互穿网络聚合物（IPNs）是两相连续结构的典型例子。 三、聚合物共混物相容性分哪两类？各自的定义是什么？画出聚合物共混物的UCST、LCST 相图。15分 答：分为热力学相容性和工艺相容性两类。 热力学相容性是指相互混合的组分以任意比混合，都能形成均相体系，这种相容性叫热力学相容性。 工艺相容性是指对于一些热力学相容性不太好的共混高聚物，经适当加工工艺，形成结构和性能稳定的共混高聚物，则称之为工艺相容性。 相图略 四、界面层的结构组成和独立相区的区别 10分 答：①界面层内两种分子链的分布是不均匀的，从相区内到界面形成一浓度梯度； ②界面层内分子链比各自相区内排列松散，因而密度稍低于两相聚合物的平均密度； ③界面层内往往易聚集更多的表面活性剂及其他添加剂等杂质，分子量较低的聚合物分子也易向界面层迁移。这种表面活性剂等低分子量物越多，界面层越稳定，但对界面粘结强度不利。 五、以PC/PP共混体系为例，举例说明哪些手段可以用来加强体系的相容性？10分 答：1. 通过共聚改变某聚合物的极性； 2. 通过化学改性的方法，在一组分或两组分上引入极性基团或反应基团； 3. 在某聚合物上引入特殊作用基团；加入第三组分进行增容；
聚合物共混改性(小字)
1.试述聚合物共混改性的目的：获得预期性能的共混物。 2.试述共混改性的方法：1.熔融共混；2.溶液共混； 3.乳液共混； 4.釜内共混。 1、共混物形态的三种基本类型(1)均相体系 (2)两相体系①海—岛结构 ②海—海结构 答：其一是均相体系；其二被称为“海-岛结构”,这是一种两相体系,且一相为连续相,一相为分散相,分散相分散在连续相中,就好像海岛分散在大海中一样；其三被称为“海-海结构”,也是两相体系,但两相皆为连续相,相互贯穿。 2.均相体系的判定：如果一种共混物具有类似于均相材料所具有的性能,该共混物就可以认为是具有均相结构的共混物.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.如果两种聚合物共混后, 形成的共混物具有单一的Tg,则就可以认为该共混物为均相体系. 3、简述分布混合与分散混合的概念 分布混合:又称分配混合，是混合体系在应变作用下置换流动单元位置而实现的. 分散混合：既增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过程. 4 P17— 18 , 一个分散相大粒子(大液滴)分裂成两个较小较小的粒子再进一步分裂。展示的分散过程是逐步进行的重复破裂过程。 (大液滴)先变为细流线,细流线再在瞬间破裂成细小的粒。其展示的分散过程是在瞬间完成的。 5、影响共混过程的5答：a. 调控共混温度,改变剪 ,使We 值增大,进而使形变增大； ,使We 值增大,易于变形.液滴的变形到达,使We 值增大,进而使液滴(分散相)的形变增大； σ下降,使We 值增大,进而使液滴的形变增大； 的影响； ⑥熔体弹性； ⑦液滴破碎的判据：τ(19λ+16)/16(λ+1) > σ/R ,式中τ为剪切应力. ⑧流动场形式的影响 （2）双小球模型： ①剪切应力、分散相内力：增大剪切应力或降低分散相内力有利于分散相颗粒的破碎分散； ②粒径大的分散相颗粒易破碎分散,发生分散相粒径的自动均化过程； ③在分散相的破碎分散过程中,分散相颗粒会发生伸长变形和转动.当伸长变形的分散相颗粒转动到剪切应力平行的方向时,就难以进一步破碎了。 7、采用哪些方法,可以对聚合物熔体黏度进行调控 P35—37 答：①调节共混温度; ②调节剪切应力; ③用助剂进行调节; ④改变相对分子质量. 8、简述总体均匀性与分散度概念 总体均匀性：分散相颗粒在连续相中分布的均匀性,即分散相浓度的起伏大小。 分散度：分散相颗粒的破碎程度；用分散相平均粒径表征。 9、简述影响分散相粒径的因素 P54 答：熔体黏度与组分配比是影响分散相粒径的重要因素；共混过程中共混体系所受到的外力作用(通常是剪切应力),对分散相粒径也有重要影响；两相之间界面张力对分散相物料的分散过程产生影响,进而影响分散相粒径。 10、简述聚合物表面张力的影响因素 （1）温度 表面张力的本质是分子间相互作用。由于分子间力随温度升高而下降，且与温度呈线性关系。聚合物的表面张力也随温度升高而下降，且与温度呈线性关系。 （2）聚合物物态 结晶性聚合物发生结晶或熔融时，密度发生变化。根据Macled 方程，密度变化会引起表面张力变化，密度增大，表面张力也增大；因而，结晶性聚合物发生相变时，表面张力会发生相应的变化。结晶体的密度高于熔体的密度，相应的，结晶体的表面张力高于熔体的表面张力。这种变化，会使表面张力与温度的线性关系受到影响。 （3）相对分子质量 ；分子量大，表面张力也大。 （4）内聚能密度及溶解度参数 内聚能密度 2i ii C δ=；表面张力和内聚能密度都与分子间相互作用有关,两者彼此有关联; 溶解度参数 14.043 .0m V K δφσ =；表面张力随溶解度参数的增大而增大。 11、简述共混体系界面张力、界面层厚度与相容性的关系 答：溶解度参数接近的体系，或者B 参数较小的体系，相容性相应的较好，界面张力较低，界面层厚度也较厚。 12、共混体系的相容剂有哪些类型？ 两类，非反应性共聚物,反应性共聚物。 13、试述影响共混体系熔融流变性能的因素 答：因素主要有：剪切速率、温度、粘弹性、共混物组分含量、第三组分（调节剂）。 答：(1)玻璃纤维的直径的影响：用于PA 增强的玻璃纤维直径在10—20μm 左右； (2)玻纤长度的影响；(3)玻璃纤维表面处理的影响；(4)玻纤含量的影响 16、表面处理作用机理 答：(1)提高碳纤维的表面能(实质是提高碳纤维表面的含氧量),减少纤维与基体、树脂表面能之差值,以达到改善基体与纤维间的浸润性,实现纤维与基体间的有关粘结； (2)通过一定处理后,可在碳纤维表面形成大量可与基体形成化学键及氢键或范德华力结合的活性基团,可明显提高CFRP 层间剪切强度； (3)改善碳纤维表面物理状态,及增加表面粗糙或在纤维表面生成凹凸结构,以通过机械契合或者说“锚固效应”达到好的界面性能 17、如何提高极性尼龙和非极性聚烯烃弹体的相容性？给出至少3种表征PA/POE 共混物相容性的方法。 答：(1)添加相容剂,作用机理是富集在两相界面处,改善两相之间的界面结合。 (2)固体物性表征：热分析法(DSC)、膨胀计法、动态力学分析法(DM)。热力学表征：熔点降低法,吸附探针法和反气相色谱法等. 18、试述聚合物表面改性的必要性及其意义。 答：表面改性技术是采用化学的、物理的方法改变材料或工件表面的化学成分或组织结构以提高机器零件或材料性能的一类热处理技术。它包括化学热处理(渗氮、渗碳、渗金属等);表面涂层(低压等离子喷涂、低压电弧喷涂、激光重熔复合等门薄膜镀层(物理气相沉积、化学气相沉积等)和非金属涂层技术等。这些用以强化零件或材料表面的技术，赋予零件耐高 温、防腐蚀、耐磨损、抗疲劳、防辐射、导电、导磁等各种新的特性。使原来在高速、高温、高压、重载、腐蚀介质环境下工作的零件，提高了可靠性、延长了使用寿命，具有很大的经济意义和推广价值。 1.试述聚合物共混改性的目的：获得预期性能的共混物。 2.试述共混改性的方法：1.熔融共混；2.溶液共混； 3.乳液共混； 4.釜内共混。 1、共混物形态的三种基本类型(1)均相体系 (2)两相体系①海—岛结构 ②海—海结构 答：其一是均相体系；其二被称为“海-岛结构”,这是一种两相体系,且一相为连续相,一相为分散相,分散相分散在连续相中,就好像海岛分散在大海中一样；其三被称为“海-海结构”,也是两相体系,但两相皆为连续相,相互贯穿。 2.均相体系的判定:如果一种共混物具有类似于均相材料所具有的性能,该共混物就可以认为是具有均相结构的共混物.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 .如果两种聚合物共混后,形成的共混物具有单一的Tg,则就可以认为该共混物为均相体系。 3、简述分布混合与分散混合的概念 分布混合:又称分配混合，是混合体系在应变作用下置换流动单元位置而实现的. 分散混合：既增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过程. 4 P17—18 ,一个分散相大粒子(大液滴)分裂成两个较小较小的粒子再进一步分裂。展示的分散过程是逐步进行的重复破裂过程。 (大液滴)先变为细流线,细流线再在瞬间破裂成细小的粒。其展示的分散过程是在瞬间完成的。 5、影响共混过程的5 答：a. 调控共混温度,改变剪,使We 值增大,进而使形变增大； ,使We 值增大,易于变形.液滴的变形到达,使We 值增大,进而使液滴(分散相)的形变增大； σ下降,使We 值增大,进而使液滴的形变增大； 的影响； ⑥熔体弹性； ⑦液滴破碎的判据：τ(19λ+16)/16(λ+1) > σ/R ,式中τ为剪切应力. ⑧流动场形式的影响 （2）双小球模型： ①剪切应力、分散相内力：增大剪切应力或降低分散相内力有利于分散相颗粒的破碎分散； ②粒径大的分散相颗粒易破碎分散,发生分散相粒径的自动均化过程； ③在分散相的破碎分散过程中,分散相颗粒会发生伸长变形和转动.当伸长变形的分散相颗粒转动到剪切应力平行的方向时,就难以进一步破碎了。 7、采用哪些方法,可以对聚合物熔体黏度进行调控 P35—37 答：①调节共混温度; ②调节剪切应力; ③用助剂进行调节; ④改变相对分子质量. 8、简述总体均匀性与分散度概念 总体均匀性：分散相颗粒在连续相中分布的均匀性,即分散相浓度的起伏大小。 分散度：分散相颗粒的破碎程度；用分散相平均粒径表征。 9、简述影响分散相粒径的因素 P54 答：熔体黏度与组分配比是影响分散相粒径的重要因素；共混过程中共混体系所受到的外力作用(通常是剪切应力),对分散相粒径也有重要影响；两相之间界面张力对分散相物料的分散过程产生影响,进而影响分散相粒径。 10、简述聚合物表面张力的影响因素 （1）温度 表面张力的本质是分子间相互作用。由于分子间力随温度升高而下降，且与温度呈线性关系。聚合物的表面张力也随温度升高而下降，且与温度呈线性关系。 （2）聚合物物态 结晶性聚合物发生结晶或熔融时，密度发生变化。根据Macled 方程，密度变化会引起表面张力变化，密度增大，表面张力也增大；因而，结晶性聚合物发生相变时，表面张力会发生相应的变化。结晶体的密度高于熔体的密度，相应的，结晶体的表面张力高于熔体的表面张力。这种变化，会使表面张力与温度的线性关系受到影响。 （3）相对分子质量 ；分子量大，表面张力也大。 （4）内聚能密度及溶解度参数 内聚能密度 2i ii C δ=；表面张力和内聚能密度都与分子间相互作用有关,两者彼此有关联; 溶解度参数 14.043.0m V K δφσ=；表面张力随溶解度参数的增大而增大。 11、简述共混体系界面张力、界面层厚度与相容性的关系 答：溶解度参数接近的体系，或者B 参数较小的体系，相容性相应的较好，界面张力较低，界面层厚度也较厚。 12、共混体系的相容剂有哪些类型？ 两类，非反应性共聚物,反应性共聚物。 13、试述影响共混体系熔融流变性能的因素 答：因素主要有：剪切速率、温度、粘弹性、共混物组分含量、第三组分（调节剂）。 答：(1)玻璃纤维的直径的影响：用于PA 增强的玻璃纤维直径在10—20μm 左右； (2)玻纤长度的影响；(3)玻璃纤维表面处理的影响；(4)玻纤含量的影响 16、表面处理作用机理 答：(1)提高碳纤维的表面能(实质是提高碳纤维表面的含氧量),减少纤维与基体、树脂表面能之差值,以达到改善基体与纤维间的浸润性,实现纤维与基体间的有关粘结； (2)通过一定处理后,可在碳纤维表面形成大量可与基体形成化学键及氢键或范德华力结合的活性基团,可明显提高CFRP 层间剪切强度； (3)改善碳纤维表面物理状态,及增加表面粗糙或在纤维表面生成凹凸结构,以通过机械契合或者说“锚固效应”达到好的界面性能 17、如何提高极性尼龙和非极性聚烯烃弹体的相容性？给出至少3种表征PA/POE 共混物相容性的方法。 答：(1)添加相容剂,作用机理是富集在两相界面处,改善两相之间的界面结合。 (2)固体物性表征：热分析法(DSC)、膨胀计法、动态力学分析法(DM)。热力学表征：熔点降低法,吸附探针法和反气相色谱法等. 18、试述聚合物表面改性的必要性及其意义。 答：表面改性技术是采用化学的、物理的方法改变材料或工件表面的化学成分或组织结构以提高机器零件或材料性能的一类热处理技术。它包括化学热处理(渗氮、渗碳、渗金属等);表面涂层(低压等离子喷涂、低压电弧喷涂、激光重熔复合等门薄膜镀层(物理气相沉积、化学气相沉积等)和非金属涂层技术等。这些用以强化零件或材料表面的技术，赋予零件耐高温、防腐蚀、耐磨损、抗疲劳、防辐射、导电、导磁等各种新的特性。使原来在高速、高温、高压、重载、腐蚀介质环境下工作的零件，提高了可靠性、延长了使用寿命，具有很大的经济意义和推广价值。
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。利用其极性或反应性可大大改善与其她材料组成的复合物的性能。 性能决定于:主链支链(组成,结构,长度以及支链数) 接枝共聚改性基本原理 方法:在反应性大分子存在下,将单体进行自由基、离子加成或开环聚合。 自由基化学上也称为“游离基”,就是指化合物的分子在光热等外界条件下,共价键发生均裂而形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),特别就是其氧化作用强 自由基接枝①烯烃单体在带有不稳定氢原子的预聚体存在下进行聚合,引发可通过过氧化物,辐照或加热等方法。机理:过氧化物引发剂或生长链从主链上夺取不稳定的氢原子,使主链形成自由基,接枝链与主链间的联接,就是通过主链自由基引发单体,或则通过与支链的重新结合而形成的。②在主链上形成过氧化氢基团或其它官能团,然后以此引发单体聚合。 链转移接枝: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。 接枝效率＝[已接枝单体质量/(已接枝单体质量+接枝单体均聚物质量)] * 100%
最新聚合物改性考试试题题
一、名称解释 20分 聚合物共混改性： 答：是以聚合物（聚合物或者共聚物）为改性剂，加入到被改性的聚合物材料（合成树脂，又叫基体树脂）中，采用合适的加工成型工艺，使两者充分混合，从而制得具有新颖结构特征和新颖性能的改性聚合物材料的改性技术。 相逆转： 答：聚合物共混物可在一定的组成范围内发生相的逆转，原来是分散相的组分变成连续相，而原来是连续相的组分变成分散相。在相逆转的组成范围内，常可形成两相交错、互锁的共连续形态结构，使共混物的力学性能提高。 热塑性塑料： 答：热塑性塑料是指加热后软化、可塑，冷却后硬化，再次加热可熔融软化，固化成型，具有反复可加工成型的特点。 增容作用： 答：使聚合物之间易于相互分散，能够得到宏观均匀的共混体系。改善聚合物之间相界面的性能，增加两相间的粘合力，使P-P共混物具有长期稳定的性能。 二、聚合物共混物的形态结构及特点 10分 答：单相连续结构：构成聚合物共混物的两个相或者多个相中只有一个相连续，其他的相分散于连续相中。单相连续结构又因分散相相畴的形状、大小以及与连续相结合情况的不同而表现为多种形式。 两相互锁或交错结构：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。有时也称为两相共连续结构，包括层状结构和互锁结构。 相互贯穿的两相连续结构：共混物中两种组分均构成连续相，互穿网络聚合物（IPNs）是两相连续结构的典型例子。 三、聚合物共混物相容性分哪两类？各自的定义是什么？画出聚合物共混物的UCST、LCST相图。15分 答：分为热力学相容性和工艺相容性两类。 热力学相容性是指相互混合的组分以任意比混合，都能形成均相体系，这种相容性叫热力学相容性。 工艺相容性是指对于一些热力学相容性不太好的共混高聚物，经适当加工工艺，形成结构和性能稳定的共混高聚物，则称之为工艺相容性。 相图略 四、界面层的结构组成和独立相区的区别 10分 答：①界面层内两种分子链的分布是不均匀的，从相区内到界面形成一浓度梯度； ②界面层内分子链比各自相区内排列松散，因而密度稍低于两相聚合物的平均密度； ③界面层内往往易聚集更多的表面活性剂及其他添加剂等杂质，分子量较低的聚合物分子也易向界面层迁移。这种表面活性剂等低分子量物越多，界面层越稳定，但对界面粘结强度不利。 五、以PC/PP共混体系为例，举例说明哪些手段可以用来加强体系的相容性？10分 答：1. 通过共聚改变某聚合物的极性； 2. 通过化学改性的方法，在一组分或两组分上引入极性基团或反应基团； 3. 在某聚合物上引入特殊作用基团；加入第三组分进行增容； 4. 两相之间产生部分交联，形成物理或化学缠结； 5. 形成互穿网络结构（IPN）； 6. 改变加工工艺，施加强烈的力剪切作用。 六、一般采有PP熔融接枝MAH单体，并挤出制备TPU/PP共混物，请阐明PP接枝MAH对共混物的形态结构及性能有何影响。为什么？10分 答：采用PP-g-MAH作为增容剂，熔融法制备TPU/PP共混物。发现，马来酸酐接枝聚丙烯是聚氨酯与聚丙烯共混体系有效的增容剂，有效地改善
聚合物改性技术课程教学大纲
普通本科课程教学大纲（高分子材料与工程专业分册） 机电信息系编印 二〇一四年十月
目录 《无机与分析化学》课程教学大纲 (1) 《有机化学》课程教学大纲 (13) 《机械制造基础C》课程教学大纲 (21) 《有机合成设计》课程教学大纲 (28) 《工程化学基础》课程教学大纲 (34) 《物理化学》课程教学大纲 (39) 《物理化学》课程教学大纲 (52) 《物理化学》课程教学大纲 (65) 《化工原理》课程教学大纲 (78) 《高分子化学》课程教学大纲 (87) 《高分子物理》课程教学大纲 (97) 《高分子材料研究方法》课程教学大纲 (103) 《聚合物流变学》课程教学大纲 (109) 《膜分离材料与技术》课程教学大纲 (114) 《聚合物合成工艺学》课程教学大纲 (118) 《聚合物成型加工原理》课程教学大纲 (122) 《涂料与检测技术》课程教学大纲 (127) 《高分子先进合成方法》课程教学大纲 (132) 《功能高分子材料》课程教学大纲 (137) 《聚合物改性技术》课程教学大纲 (142) 《聚合物基复合材料》课程教学大纲 (146) 《模具材料与强化技术》课程教学大纲 (151) 《粘合剂》课程教学大纲 (156) 《专业外语》课程教学大纲 (161) 《塑料模具设计》课程教学大纲 (166) 《专业实习》教学大纲 (171) 《基础化学实验》教学大纲 (173) 《塑料模具设计》课程设计教学大纲 (196) 《化工原理课程设计》教学大纲 (198) 《学科基础实验》实验教学大纲 (201) 《专业综合实验》实验教学大纲 (210) 《毕业实习及毕业设计（论文）》教学大纲 (212)
聚合物共混改性原理与应用
聚合物共混改性原理与应用第二章聚合物共混的基本概念 1.试述聚合物共混改性的目的：获得预期性能的共混物。 2.试述共混改性的方法：1.熔融共混；2.溶液共混； 3.乳液共混； 4.釜内共混。 1、共混物形态的三种基本类型(1)均相体系 (2)两相体系①海—岛结构②海—海结构 答：其一是均相体系；其二被称为“海-岛结构”,这是一种两相体系,且一相为连续相,一相 为分散相,分散相分散在连续相中,就好像海岛分散在大海中一样；其三被称为“海-海结构”,也是两相体系,但两相皆为连续相,相互贯穿。 2、均相体系的判定 答：如果一种共混物具有类似于均相材料所具有的性能，这种共混物就可以认为是具有 均相结构的共混物。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。如果两 种聚合物共混后，形成的共混物具有单一的Tg，则就可以认为该共混物为均相体系。 第三章聚合物共混过程及其调控 3、简述分布混合与分散混合的概念 分布混合:又称分配混合，是混合体系在应变作用下置换流动单元位置而实现的. 分散混合：既增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过程. 4P17—18 答:在分散相颗粒的分散过程中,一个分散相大粒子(大液滴)分裂成两个较 展示的分散过程是逐步进行的重复破裂过程。 (大液滴)先变为细流线,细流线再在瞬间破裂成细小的粒。其展示的分散过程是在瞬间完成的。 5、影响共混过程的5 答：a.调控共混温度,改变剪 答：（1,使We值增大,进而使形变增大； 较大的分散相粒径,使We值增大,易于变形.液滴的变形 连续相的黏度增大,使We值增大,进而使液滴(分散相)的形变增大； σ下降,使We值增大,进而使液滴的形变增大； 的影响；⑥熔体弹性；⑦流动场形式的影响 ⑧液滴破碎的判据：τ(19λ+16)/16(λ+1) > σ/R ,式中τ为剪切应力. （2）双小球模型： ①剪切应力、分散相内力：增大剪切应力或降低分散相内力有利于分散相颗粒的破碎分散； ②粒径大的分散相颗粒易破碎分散,发生分散相粒径的自动均化过程； ③在分散相的破碎分散过程中,分散相颗粒会发生伸长变形和转动.当伸长变形的分散相 颗粒转动到剪切应力平行的方向时,就难以进一步破碎了。 7、采用哪些方法,可以对聚合物熔体黏度进行调控 P35—37 ①调节共混温度; ②调节剪切应力; ③用助剂进行调节; ④改变相对分子质量. 第四章聚合物共混物的微观形态 8、简述总体均匀性与分散度概念 总体均匀性：分散相颗粒在连续相中分布的均匀性,即分散相浓度的起伏大小。 分散度：分散相颗粒的破碎程度；用分散相平均粒径表征。 9、简述影响分散相粒径的因素 P54 答：熔体黏度与组分配比是影响分散相粒径的重要因素；共混过程中共混体系所受到的外力 作用(通常是剪切应力),对分散相粒径也有重要影响；两相之间界面张力对分散相物料的分 散过程产生影响,进而影响分散相粒径。
聚合物共混改性原理知识点
聚合物共混改性原理知识点 By Jimluoyu 亚稳态是指聚合物共混在达到平衡状态之前，因动力学的原因或局部能量低处于暂时稳定的状态。 聚合物共混物（Polymer Blend）是将两种或两种以上的聚合物按适当的比例，通过共混，以得到单一聚合物无法达到的性能的材料。 聚合物共混物的研究呈现出在共混过程中对材料的相态进行控制的趋势，因为决定新材料性能的关键因素是共混物中的形态结构。 聚合物共混物的形态控制主要由热力学和动力学两方面的因素决定。 高分子—高分子共混原则： (1) 极性相匹配原则。与选择溶剂的情形类同，两相高分子材料极性相似，有助于混溶。 (2) 表面张力相近原则，这是一条胶体化学原则。因为表面张力相近，易在两种混合高分子颗粒表面接触处形成较稳定的界面层，从而提高共混稳定性。 (3) 扩散能力相近原则，这是一条分子动力学原则。已知在界面层上两相高分子链段相互渗透，扩散。若扩散能力相近，易形成浓度变化较为对称的界面扩散层，提高材料物理、力学性能。 (4) 等粘度原则，这是一条流变学原则。指两相高分子熔体或溶液粘度接近，易混合均匀混合。若粘度相差较大、易发生“软包硬”，或粒子迁移等流动分级现象，影响共混质量。 (5) 溶解度参数相近原则。这是一条热力学原则。两相高分子共混不同于高分子溶液。两相共混的目的是取长补短，升发新性能，因此并不要求两相一定达到分子级的均匀混合，而希望各相保持各自的特性，一般要求达到微米级的多相结构即可，即所谓“宏观均相，微观非均相”的分相而又不分离的状态。但是，为了混合的稳定性，为了提高力学性能，要求两相颗粒界面之间有一定的微小混溶层。溶解度参数相近有助于稳定混溶层的形成。 聚合物共混物相容性概念 所谓聚合物之间的相容性（Miscibility），从热力学角度而言，是指在任何比例混合时，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。 机械相容性（Compatibility），是指能得到具有良好物理、机械性能的共混材料时聚合物共混物之间的相容性。这时，共混时聚合物各组分间存在一定的相界面亲合力、且分散较为均匀，分散相粒子尺寸不太大。 对于非晶态高分子共混物可用溶解度参数较准确地预测其相容性，而含有结晶高分子时就有偏差。 影响聚合物共混物相容性的因素： 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，共聚物组成不同导致不同的分子间和分子内作用力，从而影响共混物的相容性。 3、极性，高分子的极性愈相近，其相容性愈好极性越大，分子间作用力越大。 4、表面张力，共混组分的表面张力愈接近，两相间的浸润、接触和扩散愈好，界面结合愈好。
聚合物共混改性考试试题及答案教学内容
聚合物共混改性考试试题及答案
3. 在某聚合物上引入特殊作用基团；加入第三组分进行增容； 4. 两相之间产生部分交联，形成物理或化学缠结； 5. 形成互穿网络结构（IPN）； 6. 改变加工工艺，施加强烈的力剪切作用。 六、一般采有PP熔融接枝MAH单体，并挤出制备TPU/PP共混物，请阐明PP接枝MAH对共混物的形态结构及性能有何影响。为什么？10分 答：采用PP-g-MAH作为增容剂，熔融法制备TPU/PP共混物。发现，马来酸酐接枝聚丙烯是聚氨酯与聚丙烯共混体系有效的增容剂，有效地改善了共混物的形态和力学性能。 原因：机理：PP-g-MAH中的酸酐基团可能一部分与TPU中羟基反应，另一部分是与N-H基团发生氢键作用，从而有效降低了表面张力，提高了表面粘结力。 七、聚合物共混物的制备方法有那些？各有什么特点？10分 答：1. 物理共混法，简单机械共混技术简单的机械共混技术也称为单纯共混技术，它是在共混过程中，直接将两种聚合物进行混合制得聚合物混合材料。又包括：粉料（干粉）共混，熔体共混，溶液共混，乳液共混 2. 共聚-共混法 特点：特点：共聚—共混法制取聚合物共混物是一种化学方法，这一点是与机械共混法显然不同的。 3. 互穿聚合物网络法 八、增容作用的本质是什么？通常采用哪些增容方法？15分 答：增容作用的物理本质：降低共混组分之间的界面张力，促进分散程度的提高；提高相结构的稳定性，使得共混塑料的性能得以提高；改善共混组分之间的界面粘结，有利于传递外力。 常用的增容方法： 1. 利用氢键作用导致相容 2. 利用离子间相互作用 3. 利用电荷转移作用 4. 加入增容剂 5. 混合过程中化学反应所引起的增容作用 6. 共聚物/均聚物共混体系 7. 共溶剂法和IPN法
《聚合物改性原理》课程教学研究
156592 学科教育论文 《聚合物改性原理》课程教学研究 聚合物改性原理是盐城工学院高分子材料与工程专业本科生的一门专业课。它主要针对聚合物在使用过程存在的问题尤其是相关性能满足不了应用要求时，需要对其进行修饰改性研究进而提高其综合性能以拓宽其应用范围。本课程要求学生通过课堂学习，掌握高分子材料相关改性理论体系以及改性方法，了解和掌握常用高分子材料的改性方法和改性效果，熟悉聚合物改性研究的最新的研究进展。此外，该课程教学建立在学生修完《高分子化学》、《高分子物理》、《高分子合成工艺学》等高分子课程基础上，此后学生需要学习《高分子专业综合实验》和完成本科毕业论文，因而本课程在高分子材料与工程专业本科生的教学中起到承上启下的作用，尤其是把基础理论应用到具体实践过程中起到关键作用，因而课程教学过程中要注重培养学生应用基础知识的能力和激发学生的创新思维意识，使他们能够根据具体应用要求开展高分子共混配方设计和调控、功能性聚合物制备工艺流程选择等方面的研究工作。
由于《聚合物改性原理》是一门专业性和应用性很强的课程，同时随着科技不断进步和工业研究不断发展，新的聚合物材料和改性研究方法不断涌现，传统的课堂教学模式已经不能够满足《聚合物改性原理》课程的教学要求，因此，需要根据实际情况对此课程进行教学改革。同时，由于学生对本课程没有正确认识并漠视了本课程教学地位、目的和意义，单纯的课本教学内容较为乏味，因而学生缺乏了一定的求知欲和学习兴趣，总体学习动力不足，课堂氛围偏沉闷。由于盐城工学院选用的教材为2008年编著，20xx年化学工业出版社出版王国全主编的《聚合物改性》，随着科学研究工作不断深化，有一些有待完善、但已经被广泛认可最新理论体系以及新的研究方法和工业最新进展没有被囊括在教材内部，同时一些理论可能已不再适应最新的应用要求。该课程涉及许多前沿研究领域的问题，而前沿又总是不断的向前推进、不断更新之中。该课程是具有实际应用性质的专业课程，有关常用高分子改性方法的相关文献和资料很容易获得，而且属于容易被学生理解内容。因而在综合考虑我校师资力量和学生基础知识水平的情况下，从《聚合物改性原理》课程教学内容的选择和整合、教学方法和教学手段的革新以及优化成绩考核方式的等方面对优化教学质量的影响，可望拓宽
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。热塑性弹性体最大特征是具有多相结构，含有呈现橡胶状弹性的柔软相（软段）和产生表观强度的硬相，即约束相（硬段）成分，前者的玻璃化温度低于室温，后者的玻璃化温度高于室温，因此后者在室温下处于“冻结”状态，起到相当于硫化橡胶中交联点的作用。（2分） 8、机械共混物：机械共混物是通过双辊塑炼，密炼，挤出机挤出等方式，将两种聚合物在熔融状态下进行机械混合制备的聚合物共混复合材料。（2分） 9、相逆转：聚合物共混物可在一定的组成范围内发生相的逆转，原来是分散相的组分变成连续相，而原来是连续相的组分变成分散相。在相逆转的组成范围内，常可形成两相交错、互锁的共连续形态结构，使共混物的力学性能提高。（2分） 10、增容剂：增容剂是以界面活性剂的形式分布于共混物两相界面处，使界面张力降低，增加共混组分之间的相容性和强化聚合物之间的界面粘结。（2分） 11、分散相的平衡粒径：在分散混合中，由于分散相大粒子更容易破碎，所以共混过程是分散相粒径自动均化的过程，这一自动均化的过程的结果，是使分散相例子达到一个最终的粒径。即“平衡粒径”。 12、聚合物纳米复合材料：两相或多相的含聚合物混合物中至少有一相的一维尺度小 于100nm 量级的复合材料。