聚合物共混與合金第一章上導(dǎo)論

聚合物共混與合金第一章上導(dǎo)論教學(xué)目的與要求1、了解高分子材料的基本知識2、了解常見高分子材料的品種、性能、應(yīng)用范圍3、了解高分子材料改性的必要性和重要性4、熟悉常見高分子材料的改性原理5、掌握高分子材料的一般改性方法和應(yīng)用教學(xué)基本內(nèi)容1、高分子材料科學(xué)基本知識(回顧)2、各種高分子材料性能簡介3、高分子材料改性的必要性和重要性4、各種高分子材料改性方法、原理及應(yīng)用5、高分子材料改性的發(fā)展趨勢第一章（上）緒論1聚合物改性的主要方法2聚合物改性發(fā)展簡況1.1高分子來源天然高分子的直接利用天然高分子的化學(xué)改性天然橡膠的硫化,硝化纖維的合成等淀粉、蛋白質(zhì)、棉麻絲、竹、木等縮聚反應(yīng)，自由基、配位、離子聚合等高分子合成高分子時代知識回顧1聚合物品種上，對老產(chǎn)品進行改性、復(fù)合，使材料獲得新性能，其中共混是有重要價值的活躍領(lǐng)域2高分子工業(yè)方面，發(fā)展新設(shè)備、新工藝，提高催化效率，強化生產(chǎn)工藝，降低生產(chǎn)成本3材料角度，發(fā)展能耐極端環(huán)境和具有高功能的高分子材料，如宇航所需耐高溫、耐超低溫、高模量材料，以及高分子半導(dǎo)體、導(dǎo)體、超導(dǎo)體材料，提高普通材料的使用壽命4生命科學(xué)角度，向醫(yī)用、生物高分子發(fā)展，如生物膜和各種醫(yī)用構(gòu)件和材料等在合成-結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系研究基礎(chǔ)上，進行高分子的分子設(shè)計5環(huán)境角度，研究和開發(fā)應(yīng)用“廢棄高分子”材料的途徑，以防止或治理高分子廢料的公害發(fā)展方向故事一：廚房里創(chuàng)造的高分子——賽璐珞（硝化纖維）1846年，瑞士化學(xué)家舍拜恩在廚房里做實驗，不小心打破儀器（濃硝酸和硫酸），順手取圍裙擦拭，再將圍裙烘干時，圍裙著火，瞬間為灰燼。啟示：科學(xué)發(fā)現(xiàn)需善于捕捉偶然現(xiàn)象用途：電影和照相膠片（后被醋酸纖維取代）、乒乓球、玩具用途：炸藥（由于不安全而失?。?.2改性目的與意義聚合物改性的定義

通過各種化學(xué)的、物理的或二者結(jié)合的方法改變高分子的結(jié)構(gòu)，從而獲得具有所希望的新的性能和用途的改性高分子的過程

聚合物材料的理論模量值可與金屬和纖維增強的復(fù)合材料相媲美,但在通常加工條件下,實際值僅為理論值的1%左右(FromWardIM,MechanicalPropertiesofSolidPolymer,Wiley-InterScience,1971,Chapter7)聚合物改性的研究內(nèi)容大分子的化學(xué)反應(yīng)（如氫化、鹵化、磺化、氯磺化、環(huán)氧化、離子化等）共聚改性（包括接枝、嵌段）共混聚合物互穿網(wǎng)絡(luò)填充與補強纖維增強其他（如交聯(lián)、增塑、阻燃、穩(wěn)定、表面改性等）1、聚合物應(yīng)用廣泛2、聚合物缺點明顯如，大多數(shù)塑料脆而不耐沖擊、不耐熱；耐熱塑料加工性能差；橡膠強度、耐老化性、耐油性不夠強；傳統(tǒng)橡膠硫化工藝落后；聚合物表面疏水，生物相容性差3、獲得新材料的低成本方法4、降低成本

制備高性能高分子材料和功能高分子材料的重要方法提高大品種高分子材料性能的主要手段（經(jīng)濟、有效）(1)它是獲得具有獨特功能新型高分子化合物最便宜的途徑。為了滿足某種用途的要求，如耐老化、阻燃、抗靜電等，開發(fā)一種全新結(jié)構(gòu)的高分子化合物有時是不可能的，有時則可能耗資巨大，而采用塑料改性技術(shù)常常是輕而易舉的事。(2)它是在保證使用性能要求的前提下降低塑料制品成本最有效的途徑。我國塑料材料或制品的總成本中，原材料的費用占總成本的70％以上．因此盡可能降低原材料費用，將會使總成本顯著下降，而在售價不變時，會給生產(chǎn)企業(yè)帶來巨大經(jīng)濟效益。因此追求更廉價的原輔材料，追求使用某種技術(shù)使得原輔材料的成本更低，始終是塑料加工企業(yè)最有吸引力的目標(biāo)。(3)它是提高產(chǎn)品技術(shù)含量，增加其附加值的最適宜的途徑。例如剛性粒子增韌理論為同時實現(xiàn)材料的高韌性和高剛性開辟了成功的途徑。將經(jīng)過特殊表面處理的無機礦物顆粒在填充到塑料中后，能夠使填充材料獲得與加入橡膠或熱塑性彈性體相同水平的增韌效果，但材料的剛性與模量并未受到較大影響，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于橡膠或熱塑性彈性體改性的材料，具有極為重要的應(yīng)用價值。(4)它是調(diào)整塑料行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、增加企業(yè)經(jīng)濟效益最常采用的途徑。在走向社會主義市場經(jīng)濟的今天，企業(yè)生存發(fā)展的主要手段是增強產(chǎn)品的市場競爭力、擴大產(chǎn)品市場覆蓋率，這必然涉及價格低廉、質(zhì)量可靠、功能新特、手段靈活等四個方面．而塑料改性技術(shù)可以為前三者的實現(xiàn)提供可能，建立堅實的基礎(chǔ)，這也是近年來出現(xiàn)的最熱門的一個措施、一門學(xué)問和一種手段。1.3改性方法物理方法不發(fā)生化學(xué)變化，如單軸、雙軸拉伸；表面處理；電鍍等發(fā)生化學(xué)變化的情況，如機械力、熱、高能輻射等作用下的斷鏈與交聯(lián)分類方法一物理化學(xué)方法加入填料（如增強塑料、復(fù)合材料、炭黑補強橡膠）加入增塑劑（PVC的增塑）加入表面活性劑（人造纖維的成型過程）共混（PS對PC的改性等）化學(xué)方法局部官能團反應(yīng)（側(cè)基或端基改性、接枝、嵌段、環(huán)化、引入極性基團等）化學(xué)交聯(lián)（熱固性樹脂固化、橡膠硫化）化學(xué)共混（互穿網(wǎng)絡(luò)、漸變聚合物）1共混兩種或兩種以上聚合物經(jīng)混合制成宏觀均勻材料的過程,有物理共混、化學(xué)共混、物理/化學(xué)共混；成功例：聚合物增韌2填充與纖維復(fù)合成功例：碳黑補強橡膠是成功例3化學(xué)改性接枝、嵌段、交聯(lián)、互穿網(wǎng)絡(luò)、大分子反應(yīng)成功例：熱塑性彈性體；ABS；4表面改性涉及印刷、粘合、涂裝、染色、電鍍、“三防”、生物相容等等；有光學(xué)方法、電學(xué)方法、化學(xué)方法等分類方法二1.4改性簡史1、材料歷史天然高分子材料利用——（19世紀(jì)中）天然高分子改性——（20世紀(jì)初）——合成高分子材料——（20世紀(jì)70年代）——高分子改性發(fā)展期2、學(xué)科歷史

20世紀(jì)30年代高分子科學(xué)萌芽——高分子化學(xué)、高分子物理——多組分聚合物、復(fù)合材料的有關(guān)理論（形態(tài)學(xué)、表/界面、增韌/強、活性離子聚合）第一個聚合物共混物—1912年第一個接枝共聚物—1933年第一個IPN—1942年第一個嵌段共聚物—1952年第一個聚合物共混物（PVC/丁腈橡膠）工業(yè)化—1942年四氧化鋨染色法問世—1964年（聚合物改性研究里程碑）其他：1948-HIPS，ABS；1960-PPO/PS；1965-熱塑性彈性體；1975-杜邦超韌尼龍（聚酰胺/聚烯烴或橡膠）聚合物科學(xué)與工程學(xué)就是在不斷對聚合物進行改性過程中發(fā)展起來的。塑料改性技術(shù)急需突破的幾個問題“增重”問題填料表面處理問題改性塑料的成型加工尺寸收縮率問題廢舊塑料再生利用中的相容劑問題塑料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和白色污染治理、環(huán)境保護的問題參考文獻王國全,王秀芬,聚合物改性,中國輕工業(yè)出版社,2006吳培熙，張留城,聚合物共混改性,中國輕工業(yè)出版社，2005辛浩波,鄧濤,鄧本成.塑料合金及塑橡共混改性[M].北京:中國輕工業(yè)出版社,2000.周其鳳胡漢杰,高分子化學(xué)(跨世紀(jì)的高分子科學(xué)),化學(xué)工業(yè)出版社,2001功能高分子與新技術(shù)，何天白、胡漢杰，化學(xué)工業(yè)出版社，2004“FunctionalMonomersandPolymers”(SecondEdition),KiichiTakemoto,RaphaelM.Ottenbrite,MikiharuKamachi,MarcelDekker,1997.“PolymericBiomaterials”(SecondEdition),SeverianDumitriu,MarcelDekker,2002凌繩等，聚合物材料，中國輕工業(yè)出版社，2000國家自然科學(xué)基金委員會，高分子材料科學(xué)，科學(xué)出版社，1994黃發(fā)榮等，高分子材料的循環(huán)利用，化學(xué)工業(yè)出版社，2000張留成等，高分子材料基礎(chǔ)，化學(xué)工業(yè)出版社，2002馮端等，材料科學(xué)導(dǎo)論，化學(xué)行業(yè)出版社，2002高俊剛等，高分子材料，化學(xué)工業(yè)出版社，2002鄭水林,粉體表面改性,中國建材工業(yè)出版社,1995林尚安等，高分子化學(xué)，科學(xué)出版社