第十章 高聚物改性工艺

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1、高聚物合成工艺第十章高聚改性工艺1高聚物合成工艺第一节概述一、共混高聚物和复合材料共混高聚物:是指化学结构不同的高聚物的混合体系。复合材料:是高聚物与非高聚物(主要是无机材料)组成的物料体系。二、高聚物共聚改性工艺高聚物的改性工艺:主要是指共聚改性工艺,其次是共混改性工艺。1.高聚物共聚改性工艺高聚物共聚改性工艺主要包括自由基共聚合、阴离子共聚合和聚合物的化学反应。2高聚物合成工艺(1)自由基共聚合两种单体A、B,如果这两种单体活性相近,极性也相近,将这两种单体混合,通过自由基共聚合,得到无规共聚物,如乙烯-醋酸乙烯、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯、丁二烯-苯乙烯、偏二氯乙烯-氯乙烯等单体

2、对。如果这两种单体活性相近,而极性相反,且竞聚率r1→0,或r2→0,将这两种单体混合,通过自由基共聚合,则得到交替共聚物,如苯乙烯-顺丁烯二酸酐等单体对。(2)阴离子共聚合用阴离子聚合方法将多种单体合成嵌段共聚物或星形物。二嵌段共聚物的合成:相对碱性较大的单体A先制成活性聚合物种子AnA,再引发相对碱性较小的单体B,则形成二嵌段共聚物AnBm。3高聚物合成工艺(3)通过聚合物的化学反应制备接枝共聚物或嵌段共聚物①用乳液聚合方法或悬浮聚合方法先制备一种均聚物或共聚物,再加入第二单体或第三单体,同时加入引发剂则得到接枝共聚物。如将丁苯乳胶粒冷冻,使胶粒直径放大,再加人引发剂、单体苯乙

3、烯和丙烯腈及少量乳化剂进行接枝共聚,则得到ABS树脂;如将PB溶液中加人苯乙烯和引发剂进行接枝共聚,则得到高抗冲PS。②用阴离子共聚合方法分别制得两种化学结构不同的遥爪聚合物,再将二者缩聚则得到二嵌段共聚物。如先分别制得羟端基PMMA和羧端基PS,再将两者缩聚剜得到MMA—S-二嵌段共聚物。遥爪聚合物:分子两个末端带有活性反应基团的低聚物。它可以是均聚物也可以是共聚物。4高聚物合成工艺③将两种化学结构不同的交联聚合物,通过大分子互相渗透,则得到交叉渗透交联聚合物。如将聚氨酯和环氧树脂两种交联聚合物互相渗透,则得到聚氨酯-环氧树脂交叉渗透交联聚合物。2.高聚物共混改性工艺共混聚合物是

4、由两种聚合物羟过适当的方法(熔融共混、溶液共混和乳液共混等)制成的聚合物的混合体系。共混聚合物的特点是改进了某一方面的性能,而不显著降低其他性能。共混聚合物体系可能是均相体系,也可能是非均相体系。均相的共混体系主要是改进加工性能,提高熔体流动性。而非均相共混体系则可改进聚合物的柔顺性,从而提高聚合物的抗冲强度。共混聚合物的类型有塑料-塑科共混体系,塑料-橡胶共混体系和橡胶-橡胶共混体系。5高聚物合成工艺工业上重要的共混体系是用橡胶对塑料进行改性,以提高塑料的柔顺性,从而提高塑料的抗冲强度。第二节接枝共聚工艺一、接枝共聚物(graftpolymer)的合成反应接枝共聚:单体在聚合物主

5、链上发生聚合反应的过程。接枝共聚反应得到的产物不可能是纯粹的接枝共聚物,而是两种均聚物或无规共聚物以及一部分接枝共聚物的混合物。即使有2%~5%的接枝共聚物即可显著地改变原来高聚物的物理机械性能。接枝共聚物类型:(a)支链型高分子;(b)星型共聚物;(c)梳型共聚物(combcopolymer);(d)树状高分子(Dendriticpolymer)6高聚物合成工艺1.通过向聚合物进行链转移反应,形成聚合物链自由基,而形成接枝共聚物以天然橡胶一聚甲基丙烯酸甲酯(NR-PMMA)接枝共聚物的制备为例说明7高聚物合成工艺8高聚物合成工艺2.辐射接枝辐射接枝又分为g-射线辐照接枝和紫外线辐

6、照接枝。(1)g-射线辐照接枝当要接枝的单体对聚合物不能溶解又不能溶胀时,就要采用辐照接枝。辐照接枝仅可在聚合物表面进行,这种方法适合于对高聚物薄膜表面进行接枝改性。接枝共聚物形成过程单体自由基链自由基9高聚物合成工艺链自由基向聚合物的链转移两自由基接枝形成接枝共聚物如原聚合物经g-射线辐照形成链自由基,原聚合物链自由基再引发单体,即能形成接枝共聚物。10高聚物合成工艺聚合物链自由基聚合物链自由基引发单体形成接枝共聚物如果辐照聚合物无单体存在,而有氧存在,则聚合物链自由基与氧作用生成过氧化物或氢过氧化物,而后再加入单体,此时,过氧化物可与单体作用生成接枝共聚物。11高聚物合成工艺H

7、+过氧化物与单体作用生成接枝共聚物12高聚物合成工艺如果在含有过氧化氢基团的聚合物中加入还原剂,二者构成氧化一还原体系,可在低温条件下进行接枝反应,生成接枝共聚物,此时,可减少均聚物的生成。13高聚物合成工艺(2)紫外线辐照接枝紫外线辐照接枝仅用于那些聚合物中含有可被紫外线活化的特殊基团的情况,且接枝效果较差。紫外线辐照接枝与g-射线辐照接枝的区别仅在于能量的来源不同,能量大小不同,其反应机理完全相同。3.利用共聚反应在聚合物主链上引入反应性基团,而后再加入单体进行接

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