聚合物改性原理

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1、材料结构与性能(聚合物共混物的结构与性能)（StructureandMechanicalPropertiesofPolymerBlends)第一章概述材料是人类用于制造物品、器件、构件或其他产品的物质。材料可分类为：金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料（或称聚合物材料）和复合材料。材料的发展是人类社会进步的里程碑，人类社会经历了“石器时代”、“青铜器时代”、“铁器时代”和近100多年来“材料科学技术革命的新时代”。近100多年来，材料学领域已发展了各种高性能合金、高性能陶瓷、高性能信息材料、高性能聚合物材料、高性

2、能复合材料和生物医用材料等，发展极为迅速。聚合物材料作为材料中的一类，具有质量轻、易成型、制造能耗低、力学性能与人体组织相近等特点。现已发展成为工、农业生产和人民物质、文化生活中不可缺少的一类重要材料。目前世界合成树脂总产量按体积计算早已超过钢铁产量的总和。故聚合物材料在这新时代的发展中占具有极为重要的地位。随着科技进步和社会的发展，人们对聚合物材料的要求也越来越高，如：既耐高温又易加工成型；既有较高的力学强度和硬度，又同时兼具有卓越的韧性；不仅性能良好，而且耐老化、耐腐蚀、低成本，产品和生产过程对环境不造成污染，可

3、以循环使用，等。制造方法一：合成新型聚合物；根据国外资料统计，从研制到中试验成功一种新型聚合物材料需约近2.0亿美元的投资。制造方法二：对现有聚合物品种进行改性，制备成多组分、多相聚合物共混物，一般只需数百万美元的投资。改性后聚合物材料的性能有时可与铝合金等有色金属材料竞争，远非纯粹的单一组分均聚物可以比拟，所以发展十分迅速。目前人工合成的纯粹的单组分聚合物品种只有四、五十种，但多组分、多相结构的聚合物共混物品种已达千种以上（至今尚无精确的统计）。已广泛应用于各个领域，给工、农业生产、交通运输、国防工业和人民的物质文

4、化生活带来了巨大的变化。故对现有聚合物品种进行改性及其结构与性能间关系（或称改性原理）的研究是高分子材料科学领域的重要课题之一。1.1基本概念目前聚合物的改性主要区分为：化学改性：接枝、嵌段、官能化、氧化、氯化、氯磺化等。物理改性：共混、复合、牵伸、取向诱导结晶，等。其中共混改性——聚合物共混物（PolymerBlends）和复合增强——聚合物基复合材料（PolymerComposites）是主要的改性方法。聚合物共混物是指两种或两种以上的均聚物或共聚物的共混物。各组分之间主要是物理结合，由于熔融混炼过程中的强剪切作

5、用使得大分子链断裂并形成大分子自由基，故各组份间可能会有少量化学键的存在，或形成少量嵌段或接枝共聚物。聚合物合金（PolymerAlloy）——有良好相容性的多组份或多相聚合物（MulticomponentPolymer)，形态结构为均相或微观非均相。它包含了嵌段和接枝共聚物。聚合物共混物的形态结构受组分之间热力学相容性、共混方法和工艺条件等多方面因素的影响。相容性（Miscibility）代表热力学相互溶解（Gm0）。混溶性（Compatibility）以能否获得较为均匀和稳定的形态结构的共混体系为判据。也称作

6、为“工程相容性”。聚合物共混物一般指塑料与塑料或塑料与橡胶的共混物（橡胶增韧塑料）。聚合物共混物分类：按所含聚合物组元数目可分为二元及多元聚合物共混物。按基体树脂名称有聚烯烃共混物，PVC共混物，PA共混物等。按性能特征又有耐高温共混物，耐低温共混物，阻燃共混物等。同系聚合物共混物指同一类聚合物的共混物（如HDPE与LDPE）或具有不同分子量的同一种聚合物的共混物。复合材料定义：1.是由两种或多种材料在宏观尺度上组合而成的一种有用材料。2.是由两种或两种以上的具有不同化学性质或具有不同组织相的物质，以微观或宏观的形式

7、组合而成的材料。3.《材料科学技术百科全书》：是由有机高分子，无机非金属或金属等几类不同材料通过复合工艺组合而成的新型材料。4.《材料学大辞典》：是根据应用的需要进行设计，把两种以上的有机聚合物材料，或无机非金属材料，或金属材料组合在一起，使之互补性能优势，从而制成的一类新型材料。复合材料分类：按性能高低分为：常用（普通）复合材料，先进复合材料；按基体材料种类分为：聚合物基复合材料（包含热固性、热塑性或橡胶复合材料），金属基复合材料，陶瓷基复合材料，石墨基复合材料，混凝土基复合材料；按用途分为：结构复合材料，功能复合

8、材料，智能复合材料；按增强材料种类分为：颗粒增强复合材料，晶须增强复合材料，纤维增强复合材料（长纤维，短纤维，多层和单层纤维复合材料）；按增强材料形状分为：零维（颗粒状）复合材料，一维（纤维状）复合材料，二维（片状或平面织物）复合材料，三维（三维织物体）复合材料；按分散相尺寸分为：宏观复合材料（>10-6m），微观复合材料（10-8~10-6m