高分子材料改性緒論

1、高分子材料改性緒論高分子材料改性緒論培訓(xùn)目的：培訓(xùn)目的：1）了解聚合物加工改性的目的和意義；）了解聚合物加工改性的目的和意義；2）介紹聚合物加工改性的常用方法；）介紹聚合物加工改性的常用方法；3）介紹聚合物加工改性的常用設(shè)備；）介紹聚合物加工改性的常用設(shè)備；4）介紹聚合物改性后成型方式。）介紹聚合物改性后成型方式。 一、聚合物改性的目的和意義一、聚合物改性的目的和意義5000BC015001900196019801990200020102020金金銅銅鐵鐵鋼鋼合金鋼合金鋼高溫合金高溫合金高分子高分子木材木材皮膚皮膚纖維纖維動物膠動物膠橡膠橡膠電木電木尼龍尼龍PEPCPSPPPAN聚酯聚酯高模聚

2、合物高模聚合物導(dǎo)電高分子導(dǎo)電高分子復(fù)合材料復(fù)合材料金屬基復(fù)合材料金屬基復(fù)合材料陶瓷基復(fù)合材料陶瓷基復(fù)合材料石材石材陶瓷陶瓷陶器陶器玻璃玻璃水泥水泥耐火材料耐火材料熔融硅熔融硅耐濕陶瓷耐濕陶瓷韌性機(jī)械陶瓷韌性機(jī)械陶瓷塑料塑料=樹脂樹脂+助劑助劑我國塑料工業(yè)發(fā)展迅速，至十一五規(guī)劃末期的我國塑料工業(yè)發(fā)展迅速，至十一五規(guī)劃末期的2010年，塑料制品年產(chǎn)量已接近年，塑料制品年產(chǎn)量已接近6000萬噸，年萬噸，年產(chǎn)值達(dá)產(chǎn)值達(dá)1.42萬億元。萬億元。為何高分子材料發(fā)展如此迅速？為何高分子材料發(fā)展如此迅速？ 材料三要素材料三要素性能加工結(jié)構(gòu) 物理物理 化學(xué)化學(xué) 工程工程材料組成材料組成成型加工成型加工方法方法高

3、分子材料高分子材料三因素三因素機(jī)械與模具機(jī)械與模具塑料分類為通用塑料和工程塑料。塑料分類為通用塑料和工程塑料。其中工程塑料制的是拉伸強(qiáng)度大于其中工程塑料制的是拉伸強(qiáng)度大于50MPa，沖，沖擊大于擊大于6kJ/m2，長期耐熱溫度，長期耐熱溫度100度，剛性好度，剛性好，蠕變小等。，蠕變小等。大部分通用塑料和工程塑料需要改性。大部分通用塑料和工程塑料需要改性。高分子材料的易加工性，加工成本較低。高分子材料的易加工性，加工成本較低。高分子具有可擠壓性、可模塑型、可紡性和可高分子具有可擠壓性、可模塑型、可紡性和可延性。延性。高分子改性需要考慮的問題：加什么？加多少高分子改性需要考慮的問題：加什么？加多

4、少？協(xié)調(diào)效應(yīng)？協(xié)調(diào)效應(yīng)？材料性質(zhì)分類：材料性質(zhì)分類：1）內(nèi)在性質(zhì)：材料結(jié)構(gòu)組成決定；）內(nèi)在性質(zhì)：材料結(jié)構(gòu)組成決定；2）加工性質(zhì)：是否能加工和加工以后性質(zhì)變化）加工性質(zhì)：是否能加工和加工以后性質(zhì)變化？3）產(chǎn)品性質(zhì)：制品屬性。）產(chǎn)品性質(zhì)：制品屬性。國外代表意義的塑料改性國外代表意義的塑料改性龍頭企業(yè)龍頭企業(yè)：杜邦、帝人、巴斯夫、帝斯曼、羅地亞杜邦、帝人、巴斯夫、帝斯曼、羅地亞、普力萬、泰科納、旭化成。、普力萬、泰科納、旭化成。國內(nèi)有代表意義的塑料改性國內(nèi)有代表意義的塑料改性龍頭企業(yè)龍頭企業(yè)：金發(fā)科技、普利特、銀禧科技、哈爾濱金發(fā)科技、普利特、銀禧科技、哈爾濱鑫達(dá)、杰事杰、亞太國際、溫州俊爾、鑫達(dá)、

5、杰事杰、亞太國際、溫州俊爾、科苑、聚賽龍、道恩、和氏璧等等?？圃?、聚賽龍、道恩、和氏璧等等。二、高分子材料改性常用方法二、高分子材料改性常用方法共混：復(fù)合材料、增強(qiáng)增韌等共混：復(fù)合材料、增強(qiáng)增韌等接枝：作為相容劑接枝：作為相容劑FusabondFusabond、BynelBynel交聯(lián)：增強(qiáng)耐熱、耐溶劑性交聯(lián)：增強(qiáng)耐熱、耐溶劑性嵌段共聚：擴(kuò)鏈等。嵌段共聚：擴(kuò)鏈等。高分子材料關(guān)注的主要性能高分子材料關(guān)注的主要性能1）外觀：表面光澤度、色澤的一致性和持久性；）外觀：表面光澤度、色澤的一致性和持久性；2）物理性能：密度、結(jié)晶度、吸水性、透氣性、透）物理性能：密度、結(jié)晶度、吸水性、透氣性、透濕性和折射

6、率；濕性和折射率；3）機(jī)械性能：拉伸強(qiáng)度、伸長率、彎曲強(qiáng)度、壓縮）機(jī)械性能：拉伸強(qiáng)度、伸長率、彎曲強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度、硬度、摩擦系數(shù)、耐磨耗性；強(qiáng)度、硬度、摩擦系數(shù)、耐磨耗性；4）熱性能：熔點、耐老化性能、熱變形溫度、軟化）熱性能：熔點、耐老化性能、熱變形溫度、軟化溫度、催化溫度；溫度、催化溫度；5）電性能：體積電阻率、表面電阻率、介電常數(shù)、）電性能：體積電阻率、表面電阻率、介電常數(shù)、耐電弧性；耐電弧性；6）耐化學(xué)藥品性：耐酸耐堿性、耐溶劑性；）耐化學(xué)藥品性：耐酸耐堿性、耐溶劑性；7）長期使用性：耐蠕變性、耐疲勞性、耐候性；）長期使用性：耐蠕變性、耐疲勞性、耐候性；8）燃燒性：閃點、自燃點、氧指數(shù)

7、；）燃燒性：閃點、自燃點、氧指數(shù)；9）界面性能：表面張力、浸潤性；）界面性能：表面張力、浸潤性；10）成型性：耐熱穩(wěn)定性、流變性、結(jié)晶性、成型）成型性：耐熱穩(wěn)定性、流變性、結(jié)晶性、成型收縮率、熔融指數(shù)、粘結(jié)性；收縮率、熔融指數(shù)、粘結(jié)性；11）經(jīng)濟(jì)性：成本；）經(jīng)濟(jì)性：成本；12）法規(guī)：安全規(guī)定、工業(yè)規(guī)定、環(huán)保規(guī)定。）法規(guī)：安全規(guī)定、工業(yè)規(guī)定、環(huán)保規(guī)定。三、高分子材料常用設(shè)備三、高分子材料常用設(shè)備雙螺桿擠出機(jī)：主機(jī)和輔機(jī)組成。雙螺桿擠出機(jī)：主機(jī)和輔機(jī)組成。主機(jī)：主機(jī)：雙螺桿擠出機(jī)或是單螺桿往復(fù)機(jī)雙螺桿擠出機(jī)或是單螺桿往復(fù)機(jī)。雙螺桿擠出機(jī)：高速同向嚙合式，在各種螺紋雙螺桿擠出機(jī)：高速同向嚙合式，在各

8、種螺紋及混煉元件中可產(chǎn)及混煉元件中可產(chǎn) 生十分強(qiáng)烈而復(fù)雜的物料傳生十分強(qiáng)烈而復(fù)雜的物料傳遞交換、分流摻合以及剪切捏合等遞交換、分流摻合以及剪切捏合等 作用。作用。雙螺桿擠出機(jī)的發(fā)展趨勢是向高扭矩、高轉(zhuǎn)速雙螺桿擠出機(jī)的發(fā)展趨勢是向高扭矩、高轉(zhuǎn)速、低能耗方向發(fā)展，高轉(zhuǎn)速帶來的效果即是高、低能耗方向發(fā)展，高轉(zhuǎn)速帶來的效果即是高生產(chǎn)率。生產(chǎn)率。 輔機(jī)輔機(jī)結(jié)晶干燥機(jī)結(jié)晶干燥機(jī)喂料系統(tǒng)：喂料系統(tǒng)：體積計量體積計量切粒方式：磨面熱切粒、冷切粒切粒方式：磨面熱切粒、冷切粒吹風(fēng)干燥機(jī)吹風(fēng)干燥機(jī)振動篩振動篩四、聚合物成型方式四、聚合物成型方式擠出成型擠出成型注塑成型注塑成型壓延成型壓延成型二次成型二次成型我國改性

9、塑料企業(yè)前我國改性塑料企業(yè)前30強(qiáng)強(qiáng)打印打印我國改性塑料企業(yè)我國改性塑料企業(yè)前前30強(qiáng)強(qiáng).doc改性塑料通常是指通過改性技術(shù)獲得的具有鮮明特征的塑料產(chǎn)品，通常是以母料或?qū)Ｓ昧系男问教峁┙o塑料制品加工用戶。塑料改性是一門科學(xué)，它的學(xué)術(shù)基礎(chǔ)涉及多個領(lǐng)域，而將理論用于生產(chǎn)實踐就誕生了塑料改性的實用技術(shù)。實踐過程中遇到的種種問題反過來又促進(jìn)了改性理論和學(xué)術(shù)的發(fā)展，這一過程始終伴隨著整個塑料工業(yè)的發(fā)展歷程，而且近年來越來越顯示出其重要性。塑料改性是指通過物理的、化學(xué)的或二者兼具的方法使塑料材料的性能向人們所預(yù)期的方向發(fā)生變化，或者使成本顯著降低，或者使某些性能得以改善，或者賦予塑料材料全新的功能。改性的

10、過程可以在合成樹脂生成的過程中（聚合）發(fā)生，也可以在合成樹脂被加工的過程中進(jìn)行。納米塑料及其產(chǎn)業(yè)化問題粉體材料表面處理與粉體超細(xì)化以相容性良好的高分子材料為載體的專門用于ABS的填充母料“增重”問題與解決辦法塑木材料3.1 3.1 高性能化高性能化 8080年代以來年代以來, ,由于新的工業(yè)化大品種聚合物幾由于新的工業(yè)化大品種聚合物幾乎未再出現(xiàn)，通過各種改性手段實現(xiàn)現(xiàn)有高分子乎未再出現(xiàn)，通過各種改性手段實現(xiàn)現(xiàn)有高分子材料及其制品的高性能化成為當(dāng)前高分子材料的材料及其制品的高性能化成為當(dāng)前高分子材料的重要發(fā)展趨勢。重要發(fā)展趨勢。 3.3.國內(nèi)外高分子材料的發(fā)展動向國內(nèi)外高分子材料的發(fā)展動向3.1

11、.1 3.1.1 塑料的高性能化塑料的高性能化通用塑料的工程化通用塑料的工程化和和工程塑料的高性能化工程塑料的高性能化（“比鐵還比鐵還硬，比鋼還強(qiáng)硬，比鋼還強(qiáng)”）塑料高性能化的方法（塑料高性能化的方法（改性塑料改性塑料）：）： （1 1）化學(xué)改性化學(xué)改性（茂金屬催化聚合、間規(guī)聚合、超（茂金屬催化聚合、間規(guī)聚合、超 高分子量聚乙烯等）；高分子量聚乙烯等）； （2 2）共混與合金化共混與合金化（物理共混、接枝、嵌段、互（物理共混、接枝、嵌段、互 穿聚合物網(wǎng)絡(luò)、相容劑技術(shù)）；穿聚合物網(wǎng)絡(luò)、相容劑技術(shù)）； （3 3）填充填充（偶聯(lián)劑技術(shù)、納米復(fù)合技術(shù)等）；（偶聯(lián)劑技術(shù)、納米復(fù)合技術(shù)等）； （4 4）纖

12、維增強(qiáng)纖維增強(qiáng)（高性能纖維增強(qiáng)塑料、自增強(qiáng)技術(shù)）。（高性能纖維增強(qiáng)塑料、自增強(qiáng)技術(shù)）。 （5 5）塑料高性能化的成型加工新技術(shù)塑料高性能化的成型加工新技術(shù)： 1 1）反應(yīng)擠出技術(shù)；）反應(yīng)擠出技術(shù)； 2 2）微波技術(shù)；）微波技術(shù)； 3 3）振動技術(shù)；）振動技術(shù)； 4 4）擠出和注射自增強(qiáng)技術(shù)；）擠出和注射自增強(qiáng)技術(shù)； （6 6）無鹵阻燃技術(shù)）無鹵阻燃技術(shù) 從上世紀(jì)從上世紀(jì)9090年代以來，年代以來，國內(nèi)改性塑料行業(yè)已成為發(fā)國內(nèi)改性塑料行業(yè)已成為發(fā)展最快的新興產(chǎn)業(yè)（如金發(fā)科技）。展最快的新興產(chǎn)業(yè)（如金發(fā)科技）。3.1.2 3.1.2 橡膠的高性能化橡膠的高性能化子午線輪胎：是世界輪胎工業(yè)的發(fā)展方向

13、。子午線輪胎：是世界輪胎工業(yè)的發(fā)展方向。世界世界輪胎子午化率達(dá)輪胎子午化率達(dá)9090以上，而中國為以上，而中國為8080左右。左右。高性能輪胎高性能輪胎是當(dāng)前輪胎工業(yè)的發(fā)展方向：是當(dāng)前輪胎工業(yè)的發(fā)展方向： 包括包括“綠色綠色”輪胎、節(jié)能輪胎、安全輪胎、輪胎、節(jié)能輪胎、安全輪胎、高里程輪胎、智能輪胎等，其特點是兼具高里程輪胎、智能輪胎等，其特點是兼具低滾動低滾動阻力、高抗?jié)窕?、高耐磨、高壽命阻力、高抗?jié)窕?、高耐磨、高壽命等?yōu)良綜合等優(yōu)良綜合性能。滾動阻力下降性能。滾動阻力下降20203535，節(jié)油，節(jié)油3 35 5。 高性能輪胎是當(dāng)前世界輪胎工業(yè)的重要發(fā)展趨勢高性能輪胎的三個基本性能： (1

14、) 低滾動阻力; (2) 高抗?jié)窕裕?(3) 高耐磨性節(jié)能節(jié)能環(huán)保環(huán)保安全安全耐用耐用高性能輪胎是綠色、環(huán)高性能輪胎是綠色、環(huán)保型輪胎保型輪胎汽車油耗的汽車油耗的40%40%左右用于克服輪胎左右用于克服輪胎的滾動阻力，的滾動阻力，輪胎對汽車的節(jié)能具有輪胎對汽車的節(jié)能具有關(guān)鍵作用。關(guān)鍵作用。 高性能輪胎能減少汽車尾氣污染，是一類綠色、環(huán)保型輪胎 輪胎的抗?jié)窕耘c行車安全密切相關(guān)。高輪胎的抗?jié)窕耘c行車安全密切相關(guān)。高速公路上汽車事故的速公路上汽車事故的50%50%以上與輪胎有關(guān)以上與輪胎有關(guān)! ! 兼具低滾動阻力和高抗?jié)窕缘男虏牧系难芯考婢叩蜐L動阻力和高抗?jié)窕缘男虏牧系难芯渴茄兄聘咝阅茌喬?/p>

15、的關(guān)鍵。是研制高性能輪胎的關(guān)鍵。汽車用非輪胎橡膠制品：汽車用非輪胎橡膠制品： 汽車的輕量化對橡膠制品耐熱、耐油和耐化學(xué)品性能要求汽車的輕量化對橡膠制品耐熱、耐油和耐化學(xué)品性能要求提高提高 ，促進(jìn)了丙烯酸酯橡膠、氯磺化聚乙烯、硅橡膠、氟，促進(jìn)了丙烯酸酯橡膠、氯磺化聚乙烯、硅橡膠、氟橡膠、氫化丁腈橡膠、三元乙丙橡膠等的使用。橡膠、氫化丁腈橡膠、三元乙丙橡膠等的使用。減震隔震橡膠制品：減震隔震橡膠制品： 應(yīng)用于地震地區(qū)的應(yīng)用于地震地區(qū)的房屋建筑橡膠隔震支座（如汶川地區(qū)房屋建筑橡膠隔震支座（如汶川地區(qū)重建）重建）、汽車、橋梁、鐵路、船艦（、汽車、橋梁、鐵路、船艦（潛水艇減震潛水艇減震）等領(lǐng)域。）等領(lǐng)域

16、。新建的汶川第二小學(xué)采用了橡膠減震技術(shù)。隔震橡膠支座建筑隔震專家周福霖院士（廣州大學(xué)）3.1.3 3.1.3 纖維的高性能化纖維的高性能化高性能纖維高性能纖維：高強(qiáng)度纖維、高模量纖維、：高強(qiáng)度纖維、高模量纖維、 耐高溫纖維、阻燃耐火纖維耐高溫纖維、阻燃耐火纖維 耐腐蝕纖維耐腐蝕纖維特點特點: : (1) (1) 具有遠(yuǎn)優(yōu)于普通纖維的物理機(jī)械性具有遠(yuǎn)優(yōu)于普通纖維的物理機(jī)械性 能、熱性能和化學(xué)性能；能、熱性能和化學(xué)性能； （2 2）采用高技術(shù)制備，應(yīng)用于高科技或）采用高技術(shù)制備，應(yīng)用于高科技或 特殊領(lǐng)域；特殊領(lǐng)域； （3 3）高附加值。）高附加值。主要品種主要品種: : 碳纖維碳纖維、芳綸纖維芳綸

17、纖維、PBOPBO纖維纖維 聚芳酯纖維、超高分子量聚乙烯纖維聚芳酯纖維、超高分子量聚乙烯纖維碳纖維及其碳纖維及其復(fù)合材料復(fù)合材料航天（火箭、衛(wèi)星、航天（火箭、衛(wèi)星、飛船外殼、燒蝕材料）飛船外殼、燒蝕材料）建筑（混凝土增強(qiáng)、建筑建筑（混凝土增強(qiáng)、建筑物加固、橋梁加固）物加固、橋梁加固）航空（飛機(jī)機(jī)身、航空（飛機(jī)機(jī)身、直升飛機(jī)葉片、剎車器，直升飛機(jī)葉片、剎車器，A350CFRP占占62%，B787占占50%）汽車（車身、傳動軸，汽車（車身、傳動軸，減重減重30%，節(jié)能，節(jié)能20%）各種機(jī)械零各種機(jī)械零件、武器件、武器高速列車車身高速列車車身（減少噪音、減震、隔熱）（減少噪音、減震、隔熱）體育、休閑

18、器材體育、休閑器材新能源（風(fēng)葉、采油、新能源（風(fēng)葉、采油、電極、核電、復(fù)合電纜）電極、核電、復(fù)合電纜）其他新型高性能纖維其他新型高性能纖維芳綸纖維：芳綸纖維： 具有超高強(qiáng)度、高模量、高韌性、耐高溫、耐酸耐堿、重具有超高強(qiáng)度、高模量、高韌性、耐高溫、耐酸耐堿、重量輕等優(yōu)良性能量輕等優(yōu)良性能, ,其強(qiáng)度是鋼絲的其強(qiáng)度是鋼絲的 5 56 6倍倍 ，模量為鋼絲或玻模量為鋼絲或玻璃纖維的璃纖維的2 23 3倍，韌性是鋼絲的倍，韌性是鋼絲的2 2倍，而重量僅為鋼絲的倍，而重量僅為鋼絲的1/51/5左左右。右。廣泛應(yīng)用于航天航空、輪胎及傳送帶骨架材料、防彈衣、廣泛應(yīng)用于航天航空、輪胎及傳送帶骨架材料、防彈衣

19、、頭盔、高強(qiáng)繩索等方面。頭盔、高強(qiáng)繩索等方面。PBOPBO纖維（纖維（ZylonZylon）：）： 聚對苯撐苯并雙惡唑聚對苯撐苯并雙惡唑 ，是新世紀(jì)的超強(qiáng)纖維，是新世紀(jì)的超強(qiáng)纖維 。其強(qiáng)度超其強(qiáng)度超過碳纖維、芳綸纖維，也超過不銹鋼纖維。過碳纖維、芳綸纖維，也超過不銹鋼纖維?？捎糜诤娇蘸教臁⒖捎糜诤娇蘸教?、防彈材料、防護(hù)服、消防服、增強(qiáng)材料、耐熱墊等。整天穿著防彈材料、防護(hù)服、消防服、增強(qiáng)材料、耐熱墊等。整天穿著之防之防彈彈背心，厚度背心，厚度僅為僅為3.5mm 3.5mm ?？勺鳛??？勺鳛椤霸虑蛱焯菰虑蛱焯荨辈牧?。材料。藝術(shù)家筆下的“月球電梯”想象圖3.2 功能化功能化 隨著高新技術(shù)的發(fā)展，各

20、種功能化高分子材隨著高新技術(shù)的發(fā)展，各種功能化高分子材料及其制品的應(yīng)用越來越廣泛，品種越來越多，料及其制品的應(yīng)用越來越廣泛，品種越來越多，要求越來越高，市場需求量越來越大，從而為高要求越來越高，市場需求量越來越大，從而為高分子材料產(chǎn)業(yè)提供了許多新的發(fā)展機(jī)遇。分子材料產(chǎn)業(yè)提供了許多新的發(fā)展機(jī)遇。 功能高分子材料已經(jīng)或正在形成新的產(chǎn)業(yè)，功能高分子材料已經(jīng)或正在形成新的產(chǎn)業(yè)，成為高分子材料產(chǎn)業(yè)中最有發(fā)展前景的新的增長成為高分子材料產(chǎn)業(yè)中最有發(fā)展前景的新的增長點。點。 3.2.1 3.2.1 電子信息用高分子材料電子信息用高分子材料: :印刷線路板印刷線路板感光高分子材料感光高分子材料 隨著集成電路的

21、集成化程度的不斷提高，對印刷電路隨著集成電路的集成化程度的不斷提高，對印刷電路感光高分子材料的要求越來越高。感光高分子材料的要求越來越高。硅橡膠按鍵硅橡膠按鍵磁性高分子材料磁性高分子材料: : 由由高分子材料與磁性粉末復(fù)合高分子材料與磁性粉末復(fù)合而成。而成。可記錄聲、光、可記錄聲、光、電等信息電等信息，并有重放功能，廣泛用于電子、電氣、通訊、，并有重放功能，廣泛用于電子、電氣、通訊、航空航天、汽車、家電、計算機(jī)、復(fù)印機(jī)等。航空航天、汽車、家電、計算機(jī)、復(fù)印機(jī)等。塑料光纖（塑料光纖（PMMA,PS,PC)PMMA,PS,PC)： 具有大口徑、高開口數(shù)、處理方便、加工簡便、價廉、具有大口徑、高開口

22、數(shù)、處理方便、加工簡便、價廉、接續(xù)方便等優(yōu)點，接續(xù)方便等優(yōu)點，適用于短距離通信網(wǎng)絡(luò)適用于短距離通信網(wǎng)絡(luò)，將會成為未來，將會成為未來信息社會的新興產(chǎn)業(yè)。信息社會的新興產(chǎn)業(yè)。 3.2.2 3.2.2 導(dǎo)電和光電高分子材料導(dǎo)電和光電高分子材料 導(dǎo)電聚合物導(dǎo)電聚合物二十世紀(jì)高分子領(lǐng)域的重大發(fā)現(xiàn)（二十世紀(jì)高分子領(lǐng)域的重大發(fā)現(xiàn)（20002000年諾貝爾化學(xué)獎年諾貝爾化學(xué)獎），具有革命性影響。），具有革命性影響。 含大含大鍵的的高分子材料，經(jīng)化學(xué)或電化學(xué)摻雜而成。鍵的的高分子材料，經(jīng)化學(xué)或電化學(xué)摻雜而成。具有導(dǎo)電性、電致變色、電致發(fā)光、非線性光學(xué)等性能。包具有導(dǎo)電性、電致變色、電致發(fā)光、非線性光學(xué)等性能。包

23、括聚乙炔及其衍生物、聚噻吩、聚苯胺、聚對苯乙烯撐括聚乙炔及其衍生物、聚噻吩、聚苯胺、聚對苯乙烯撐（PPVPPV）、聚噻吩等。）、聚噻吩等。 高分子電致發(fā)光材料（高分子電致發(fā)光材料（OLEDOLED）：）： （1 1）新一代平板顯示器）新一代平板顯示器：具有視角寬、能耗低、響應(yīng)：具有視角寬、能耗低、響應(yīng)速度快、超薄、超輕、成型加工簡便、可制備全固化薄膜器速度快、超薄、超輕、成型加工簡便、可制備全固化薄膜器件和柔性顯示等優(yōu)點。件和柔性顯示等優(yōu)點。 （2 2）平面光源：）平面光源：白光照明，成本低。白光照明，成本低。 聚合物太陽能電池聚合物太陽能電池：大面積，柔性、質(zhì)輕、易制備、易：大面積，柔性、質(zhì)

24、輕、易制備、易修飾、開路電壓高、成本低等優(yōu)點，效率已達(dá)修飾、開路電壓高、成本低等優(yōu)點，效率已達(dá)5-75-7。 華南理工大學(xué)曹鏞院士的工作華南理工大學(xué)曹鏞院士的工作。3.2.3 3.2.3 生物醫(yī)學(xué)高分子材料生物醫(yī)學(xué)高分子材料 人工臟器材料人工臟器材料 醫(yī)用導(dǎo)管及其他醫(yī)療衛(wèi)生用品；醫(yī)用導(dǎo)管及其他醫(yī)療衛(wèi)生用品； 高分子藥物：長效、緩釋、靶向、治癌高分子藥物：長效、緩釋、靶向、治癌 組織工程支架材料：組織工程支架材料：在體外預(yù)先構(gòu)建一個有生物活性的種在體外預(yù)先構(gòu)建一個有生物活性的種植體，然后植入體內(nèi)，修復(fù)組織缺損，替代組織、器官的一部植體，然后植入體內(nèi)，修復(fù)組織缺損，替代組織、器官的一部分或全部功能

25、，其核心是分或全部功能，其核心是活的細(xì)胞活的細(xì)胞和可供細(xì)胞進(jìn)行生命活動的和可供細(xì)胞進(jìn)行生命活動的可降解支架材料可降解支架材料，這是組織工程學(xué)研究的主要科學(xué)問題。，這是組織工程學(xué)研究的主要科學(xué)問題。 人造皮膚人造耳人造顱骨生長良好整形美容進(jìn)入組織工程時代3.2.4 3.2.4 功能涂料功能涂料 裝飾、保護(hù)和特殊功能相結(jié)合裝飾、保護(hù)和特殊功能相結(jié)合，如導(dǎo)電、阻尼、阻燃，如導(dǎo)電、阻尼、阻燃防火、隔熱、示溫、防輻射、防火、隔熱、示溫、防輻射、微波吸收微波吸收、防水、防水、自潔性自潔性、殺蟲、空氣凈化、熒光、殺蟲、空氣凈化、熒光、超疏水超疏水等特種涂料。等特種涂料。3.2.5 3.2.5 高吸水樹脂高吸

26、水樹脂 衛(wèi)生用品、水土保護(hù)、沙漠改造。衛(wèi)生用品、水土保護(hù)、沙漠改造。3.2.6 3.2.6 其他其他 分離膜材料；分離膜材料； 形狀記憶材料形狀記憶材料； 水處理材料；水處理材料； 高分子催化劑等。高分子催化劑等。 3.2.73.2.7 高分子制品的功能化高分子制品的功能化 如智能輪胎、如智能輪胎、跑氣保用輪胎跑氣保用輪胎、智能鞋等。、智能鞋等。大自然的啟發(fā)大自然的啟發(fā)荷葉，水黽。荷葉，水黽。超疏水材料超疏水材料表面接觸角大于表面接觸角大于150150滾動角小于滾動角小于5 5的材料。的材料。結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)特點：疏水性聚合物表面具有微納米粗糙結(jié)構(gòu)。：疏水性聚合物表面具有微納米粗糙結(jié)構(gòu)。 應(yīng)用應(yīng)用

27、：（：（1 1）超疏水自潔性外墻涂料；）超疏水自潔性外墻涂料； （2 2）輸電電纜防冰凍；）輸電電纜防冰凍； （3 3）革命性水上交通工具（浮力大、阻力小、速度快、）革命性水上交通工具（浮力大、阻力小、速度快、 能耗低）；能耗低）； （4 4）無需雨刷的汽車擋風(fēng)玻璃；）無需雨刷的汽車擋風(fēng)玻璃； （5 5）冰箱、空調(diào)等防霜；超級防水衣；）冰箱、空調(diào)等防霜；超級防水衣； （6 6）超抗腐蝕金屬材料）超抗腐蝕金屬材料 。超疏水材料超疏水材料圖5 BBT (a) 、(b), BBOT (c) 、(d) 超疏水表面的掃描電鏡照片3.3 3.3 復(fù)合化復(fù)合化1.纖維增強(qiáng)樹脂復(fù)合材料： 1. 玻璃纖維增強(qiáng)樹

28、脂復(fù)合材料（玻璃鋼）； 2. 高性能（先進(jìn)）復(fù)合材料： 高性能纖維（碳纖維、芳綸纖維、高模量聚乙烯纖維等、氧化鋁纖維、碳化硅纖維、氮化硅纖維、硼纖維等） 高性能樹脂（特種環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺、雙馬來酰亞胺、氰酸酯樹脂、特種熱塑性樹脂如PEEK、PSF等） 2. 2. 聚合物聚合物/ /無機(jī)物納米復(fù)合材料無機(jī)物納米復(fù)合材料： 納米材料是二十世紀(jì)后期崛起的一類具有劃時代意義的新材料. 聚合物/無機(jī)物納米復(fù)合材料的主要特征是復(fù)合體系的一個組分至少有一維以納米尺寸（100nm）均勻分散在另一組分的基體中。 聚合物/無機(jī)物納米復(fù)合材料的性能(包括力學(xué)性能、阻隔性能、阻燃性能、熱性能、電性能、生物性能等）比

29、相應(yīng)的宏觀或微米級復(fù)合材料有非常顯著的提高，甚至表現(xiàn)出全新的性能。聚合物/無機(jī)物納米復(fù)合材料可分為3類: (1) 聚合物/粒狀無機(jī)物納米復(fù)合材料： 納米二氧化硅、納米碳酸鈣、納米二氧化鈦等。 (2) 聚合物/層狀無機(jī)物納米復(fù)合材料： 層狀硅酸鹽（蒙脫土、高嶺土等），層狀石墨等。（3）聚合物/無機(jī)納米管納米復(fù)合材料： 碳納米管，埃洛石NR/nano SiO2(nano granules)NR/Motmorillonite(nano layers)SBR/halloysite (nanotubes)3.4 3.4 環(huán)境友好化環(huán)境友好化 高分子材料工業(yè)是一個與環(huán)境保護(hù)密切相關(guān)的產(chǎn)業(yè)，不僅其生產(chǎn)過程存

30、在環(huán)境污染問題，其產(chǎn)品在使用和廢棄過程中也對環(huán)境有重大影響，高分子材料工業(yè)與環(huán)境的關(guān)系越來越受到各國的重視。 再生資源產(chǎn)業(yè)是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)1992年,聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會提出了可持續(xù)發(fā)展道路的概念歐洲國家首先倡導(dǎo)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略,并得到全世界廣泛的響應(yīng)。再生資源產(chǎn)業(yè)被許多國家作為發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)而得到迅速發(fā)展。由線性經(jīng)濟(jì)發(fā)展為循環(huán)經(jīng)濟(jì)。九十年代以來，全球再生資源產(chǎn)業(yè)以每年15%-20%的速度增長，目前產(chǎn)值約為1.8萬億美元。在未來30年內(nèi),再生資源產(chǎn)業(yè)為全球提供的原料將由目前占原料總量的30%提高到80%左右,產(chǎn)值超過3萬億美元,將提供3億個以上的就業(yè)崗位,將形成“有多少舊就再生多少新”

31、、“天下無廢物”的循環(huán)經(jīng)濟(jì)、循環(huán)社會與循環(huán)世界。再生資源產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為世界性的朝陽產(chǎn)業(yè)，成為21世紀(jì)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)之一。 v中國每年產(chǎn)生廢塑料1200萬噸，可再生利用約1000萬噸v大力發(fā)展廢舊塑料回收和綜合利用，是世界的發(fā)展趨勢，是我國循環(huán)經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展的重要一環(huán)，對我國社會的科學(xué)發(fā)展將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。v廢塑料再生利用的方向高性能化再生或改性再生。 電子廢棄物造成越來越嚴(yán)重的環(huán)境污染，其中電子廢棄物造成越來越嚴(yán)重的環(huán)境污染，其中廢廢PCBPCB的資源化利用是關(guān)鍵之一。的資源化利用是關(guān)鍵之一。 大量增長的電子廢棄物已成為困擾全球的環(huán)境大量增長的電子廢棄物已成為困擾全球的環(huán)境問題。電子廢棄物處理已經(jīng)

32、成為全球可持續(xù)發(fā)展面問題。電子廢棄物處理已經(jīng)成為全球可持續(xù)發(fā)展面臨的一個新的重大挑戰(zhàn)。其中廢印刷電路板臨的一個新的重大挑戰(zhàn)。其中廢印刷電路板(PCB)(PCB)是是電子廢棄物中最難回收利用的組成部分。電子廢棄物中最難回收利用的組成部分。廢廢PCB的資源化利用的資源化利用廢橡膠的回收利用1）做燃料（產(chǎn)生大量CO2）2) 再生膠（水油法由于污染被淘汰，混煉再生法仍 在發(fā)展，但能量消耗大）3）廢膠粉直接利用技術(shù)迅速獲得發(fā)展，是當(dāng)前廢橡膠回收利用的方向。 （直接加入橡膠配方、增韌塑料、熱塑性彈性體、改性瀝青、跑道等）木塑復(fù)合材料（木塑復(fù)合材料（WPC)WPC) 木塑復(fù)合材料（Wood-plastic

33、composites,WPC)是近年蓬勃興起的一種新型復(fù)合材料，由占50以上的木粉、稻殼、桔梗等廢天然纖維與廢舊熱塑性塑料（PE，PP，PVC等）經(jīng)特殊工藝制成的性能優(yōu)良的環(huán)保型綠色復(fù)合材料，兼有塑料與木材二者的優(yōu)點，還有許多塑料與木材不具備的新特點，在園林包裝、物流、家具、汽車等許多領(lǐng)域具有廣泛的用途。 木塑復(fù)合材料符合節(jié)約資源，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的原則。二、木塑復(fù)合材料的應(yīng)用二、木塑復(fù)合材料的應(yīng)用市政園林、體育場館露天桌椅，柵欄，水上設(shè)施，露天 地板，亭子，花箱，垃圾箱，下水井蓋等；建筑裝修材料圍墻，走道，地板，防潮隔板，洗臉間防 潮設(shè)施，護(hù)墻板，踢腳板，天花板，裝飾板，壁板、建筑

34、模 板等；交通高速公路噪音隔板，鐵路軌枕等 ；包裝材料托盤，搬運(yùn)墊板，包裝箱（免檢），周轉(zhuǎn)箱；其他家具，汽車等 。 木塑產(chǎn)品 花箱木塑產(chǎn)品 垃圾箱木塑產(chǎn)品 休閑椅、凳木塑產(chǎn)品 欄桿木塑產(chǎn)品 水上設(shè)施木塑產(chǎn)品 園林木塑產(chǎn)品 建筑、室外裝修木塑產(chǎn)品 室內(nèi)裝修木塑產(chǎn)品 汽車配件、托盤、包裝箱WPC 行業(yè)的國內(nèi)外狀況國外木塑復(fù)合材料生產(chǎn)和應(yīng)用始于二十世紀(jì)九十 年代，至今只有十幾年的時間；北美、歐洲，日本、韓國、澳大利亞、新西蘭等國和臺灣地區(qū)都在大力發(fā)展木塑復(fù)合材料，木塑復(fù)合制品的年增長率達(dá)16%。中國近年發(fā)展迅速，將以年增長率50%以上的速度發(fā)展，最終形成年產(chǎn)一千萬噸或上千億產(chǎn)值的新興工業(yè)體系?？山到?/p>

35、天然高分子材料及其復(fù)合材料 （1）全降解淀粉塑料（淀粉/聚乳酸，淀粉/聚乙烯醇）；如何代替EPS快餐盒、地膜、垃圾袋？ （2）聚乳酸、聚羥基酸、聚氨基酸等； （3）可全降解復(fù)合材料； （4）體內(nèi)可降解高分子材料（如聚乳酸骨釘） 高分子材料生產(chǎn)和使用過程的環(huán)保問題： 粉塵污染； 溶劑污染； 某些橡膠促進(jìn)劑（TMTD，NOBS）和防老劑（防老劑A、D）具有致癌作用，必須用其它品種代替。 取締或限制使用有毒重金屬助劑和部分含溴阻燃劑（歐盟ROHS指令）。 開發(fā)非鹵阻燃劑(無機(jī)阻燃劑、含磷氮阻燃劑、含硅阻燃劑等）。高分子材料及其制品，特別是制鞋和橡膠生產(chǎn)過程對環(huán)境的污染及對工人的危害已成為一個眾所周知

36、的問題，要從技術(shù)和法規(guī)上加以解決。 水性聚氨酯鞋用膠黏劑是發(fā)展方向。q減少VOC的排放，滿足環(huán)保法規(guī)，涂料正朝著水性涂料、高固體份涂料、粉末涂料和輻射固化涂料等綠色涂料方向發(fā)展。q裝修污染： 環(huán)境友好、綠色化學(xué)和可持續(xù)發(fā)展的概念： （1）從“原子經(jīng)濟(jì)性”的原則出發(fā)，從化學(xué)原理的源頭減少或消除環(huán)境污染，減少資源和能源的浪費(fèi)； （2）盡可能節(jié)約不可再生的原料資源，使用可再生的生物資源作原料； （3）采用無毒無害的原料、催化劑、溶劑和助劑； （4）采用高效、節(jié)能、清潔的化工生產(chǎn)過程強(qiáng)化技術(shù)，最大限度減少廢料排放； （5）兼顧產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和環(huán)境效益，走可持續(xù)發(fā)展的道路。 二、高分子材料改性

37、概況2.1 2.1 聚合物改性的定義：聚合物改性的定義： 聚合物改性是用各種化學(xué)方法、物理方法或者聚合物改性是用各種化學(xué)方法、物理方法或者二者結(jié)合的方法改變聚合物的結(jié)構(gòu)，從而獲得具有二者結(jié)合的方法改變聚合物的結(jié)構(gòu)，從而獲得具有所希望的新的性能和用途的改性聚合物的過程。所希望的新的性能和用途的改性聚合物的過程。 1.2 1.2 聚合物改性的研究內(nèi)容聚合物改性的研究內(nèi)容 （1 1）大分子的化學(xué)反應(yīng)（如氫化，鹵化，氯磺化，環(huán)氧化，）大分子的化學(xué)反應(yīng)（如氫化，鹵化，氯磺化，環(huán)氧化， 異構(gòu)化，離子化等）；異構(gòu)化，離子化等）； （2 2）接枝共聚；）接枝共聚； （3 3）嵌段共聚；）嵌段共聚； （4 4）

38、共混；）共混； （5 5）互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)；）互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)； （6 6）填充與增（補(bǔ)）強(qiáng)；）填充與增（補(bǔ)）強(qiáng)； （7 7）纖維增強(qiáng)復(fù)合材料；）纖維增強(qiáng)復(fù)合材料； （8 8）其它：交聯(lián)，增塑，阻燃，穩(wěn)定，表面改性等。）其它：交聯(lián)，增塑，阻燃，穩(wěn)定，表面改性等。 （9 9）成型加工過程的改性：如雙向拉伸、反應(yīng)擠出、微波技術(shù)、）成型加工過程的改性：如雙向拉伸、反應(yīng)擠出、微波技術(shù)、 振動技術(shù)、自增強(qiáng)技術(shù)等。振動技術(shù)、自增強(qiáng)技術(shù)等。1.3 1.3 聚合物改性的發(fā)展歷史聚合物改性的發(fā)展歷史1.3.1 1.3.1 高分子材料及其改性的發(fā)展歷史高分子材料及其改性的發(fā)展歷史: :（1 1）天然高分子材料的利用（遠(yuǎn)古）