2023年聚合物共混知識點總結(jié)

1.聚合物共混：共混改性涉及物理共混、化學共混和物理／化學共混三大類型。其中,物理共混就是通常意義上的“混合”。假如把聚合物共混的涵義限定在物理共混的范疇之內(nèi)，則聚合物共混是指兩種或兩種以上聚合物經(jīng)混合制成宏觀均勻物質(zhì)的過程。分布混合,又稱分派混合。是混合體系在應(yīng)變作用下置換流動單元位置而實現(xiàn)的。分散混合是指既增長分散相空間分布的隨機性,又減少分散相粒徑,改變分散相粒徑分布的工程。分布混合和分散混合在實際的共混工程中是共生共存的，分布混合和分散混合的驅(qū)動力都是外界施加的作用力?？傮w均勻性是指分散相顆粒在連續(xù)相中分布的均勻性，即分散相濃度的起伏大小。分散度則是指分散相顆粒的破碎限度。對于總體均勻性,則采用數(shù)理記錄的方法進行定量表征。分散度則以分散相平均粒徑來表征。分散相的平衡粒徑：在分散混合中,由于分散相大粒子更容易破碎,所以共混過程是分散相粒徑自動均化的過程，這一自動均化的過程的結(jié)果，是使分散相例子達成一個最終的粒徑。即“平衡粒徑”。高分子合金:(塑料合金)指含多種組分的聚合物均相或多相體系，常具有較高的力學性能,作工程塑料。熔融共混：將聚合物組分加熱到熔融狀態(tài)后進行共混（應(yīng)用廣泛）。采用的設(shè)備-----密煉機、開煉機、擠出機等。本方法最具有工業(yè)價值。溶液共混:將聚合物組分溶于溶劑后,進行共混。本方法重要用于基礎(chǔ)研究領(lǐng)域乳液共混:將不同聚合物乳液共混方法。本法可用于橡膠共混改性中；以乳液應(yīng)用的產(chǎn)品可乳液共混改性等。分散度:反映分散相物料的破碎限度;(分散相的平均粒徑和分布表征)均一性：反映分散相分散的均勻限度（分散相濃度起伏大小，用記錄法)相界面：連續(xù)相與分散相之間的交界面。（界面結(jié)合好壞對共混物性能有重大影響)所謂聚合物之間的相容性(Miscibilｉty),從熱力學角度而言,是指在任何比例混合時,都能形成分子分散的、熱力學穩(wěn)定的均相體系，即在平衡態(tài)下聚合物大分子達成分子水平或鏈段水平的均勻分散。直接觀測間接觀測界面自由能:兩相體系中兩組分之間具有界面自由能，直接影響共混過程.界面張力簡答簡述影響熱力學相容性的因素。答：１.大分子間的互相作用2.相對分子質(zhì)量3．共混組分的配比4.溫度5．聚集態(tài)結(jié)構(gòu)影響聚合物共混物相容性的因素:１、溶度參數(shù)，高分子間溶度參數(shù)越相近，其相容性越好。2、共聚物組成，共聚物組成不同導致不同的分子間和分子內(nèi)作用力，從而影響共混物的相容性。３、極性,高分子的極性愈相近,其相容性愈好極性越大,分子間作用力越大。4、表面張力，共混組分的表面張力愈接近，兩相間的浸潤、接觸和擴散愈好,界面結(jié)合愈好。5、結(jié)晶能力，高分子結(jié)晶能力愈大,分子間內(nèi)聚力愈大,共混組分的結(jié)晶能力愈相近，其相容性愈好。6、粘度,高分子的粘度愈相近，其相容性愈好。7、分子量，減小分子量，可增大互相作用參數(shù)即增長相容性；增長分子量,體系粘度增大,也不利于相容的動力學過程進行。簡述共混體系界面張力、界面層厚度與相容性的關(guān)系。答：界面張力、界面層厚度都是聚合物共混兩相體系界面研究中的要素。界面張力與界面層厚度、共混體系相容性等都密切相關(guān)。溶解度參數(shù)接近的體系,或者B參數(shù)較小的體系,相容性相應(yīng)地較好。界面張力較低,界面層厚度也較厚。3.試述聚合物共混的相容性答:關(guān)于相容性的概念,有從理論角度提出的熱力學相容性和從實用角度提出的廣義相容性，以及與熱力學相容性相關(guān)的溶混性。熱力學相容體系是滿足熱力學相容條件的體系,是達成了分子限度混合的均相共混物從實用角度提出的相容性概念,是指共混物各組分之間彼此互相容納的能力。這一相容性概念表達了共混組分在共混中互相擴散的分散能力和穩(wěn)定限度。共混體系的判據(jù),是指一種共混物具有類似于均相材料所具有的性能;在大多數(shù)情況下，可以用玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）作為均相體系鑒定的標準。相應(yīng)地，可以把Tg作為相容性的鑒定標準。4．試述影響熔融過程的５個重要因素答：重要因素：1.聚合物兩相體系的熔體黏度以及熔體彈性;2.聚合物兩相體系的界面能;3.聚合物兩相體系的組分含量配比以及物料初始狀態(tài);4.流動場的形式和強度;5.共混時間。聚合物共混物的形態(tài)結(jié)構(gòu)類型有那些?并簡述其特點。答:重要分為3種結(jié)構(gòu)類型,即單相連續(xù)結(jié)構(gòu)、兩互相鎖或交錯結(jié)構(gòu)、兩相連續(xù)結(jié)構(gòu)。(1)．單相連續(xù)結(jié)構(gòu):構(gòu)成聚合物共混物的兩個相或者多個相中只有一個相連續(xù)，其他的相分散于連續(xù)相中。單相連續(xù)結(jié)構(gòu)又因分散相相疇的形狀、大小以及與連續(xù)相結(jié)合情況的不同而表現(xiàn)為多種形式。(2).互相貫穿的兩相連續(xù)結(jié)構(gòu):共混物中兩種組分均構(gòu)成連續(xù)相，互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物(IＰNｓ）是兩相連續(xù)結(jié)構(gòu)的典型例子。（３).兩互相鎖或交錯結(jié)構(gòu):這種結(jié)構(gòu)中沒有一相形成貫穿整個試樣的連續(xù)相,并且兩相互相交錯形成層狀排列，難以區(qū)分連續(xù)相和分散相。有時也稱為兩相共連續(xù)結(jié)構(gòu),涉及層狀結(jié)構(gòu)和互鎖結(jié)構(gòu)。6.試說明共混物熔體的流變性能及其影響因素。答：流變性能涉及流變曲線、熔體粘度、熔體粘彈性等（研究共混物熔體的流變性能，對共混過程設(shè)計和工藝條件選擇和優(yōu)化極有價值)1、共混物熔體粘度與剪切速率的關(guān)系２、共混物熔體粘度與溫度的關(guān)系3、共混物熔體粘度與共混組成的關(guān)系４、共混物熔體的粘彈性簡樸說明共混工藝的影響因素。答：控制共混工藝的方法事實上就是控制分散相粒徑的方法１、共混時間２、共混組分熔體粘度的影響A、提高連續(xù)相粘度,有助于減少分散相粒徑；減少分散相粘度，有助于減少分散相粒徑。Ｂ、“軟包硬”規(guī)律制約上述Ａ對粘度變化。C、A、B的互相作用，得到在兩者粘度接近下,分散效果最佳。D、調(diào)控熔體粘度的方法1)采用溫度調(diào)節(jié)規(guī)定不同物料對溫度敏感性不同。２）用助劑進行調(diào)節(jié)橡膠加碳黑,升高粘度;橡膠充油，減低粘度。3)改變相對分子質(zhì)量3、界面張力-----減少界面張力，可使分散相粒徑變小。調(diào)控方法：----－-添加相容劑的途徑。8.簡訴填料的基本特性。①填料的細度②填料的形狀③填料的表面特性④填料的密度與硬度⑤填料其他特性－--含水量、色澤、熱膨脹系數(shù)、電絕緣性能9.簡訴纖維增強復合材料的優(yōu)缺陷。優(yōu)點:１、輕質(zhì)高強Ａ、玻璃纖維增強熱固性樹脂的比強度大大超過鋼的比強度。B、玻璃纖維增強熱塑性樹脂ＰP,隨玻璃纖維用量增長，力學性能大幅提高，熱變形提高２、耐化學腐蝕３、電絕緣性能好等缺陷:耐熱差、硬度低、易磨損老化等分析一．分析聚合物共混物常用的的制備方法。1、簡樸機械混合:它是在共混過程中,直接將兩種聚合物進行混合,聚合物均是完全相容體系，物料的混合過程通常依靠擴散、對流和剪切三種作用完畢,通常只有物理變化,涉及干粉共混發(fā)、熔體共混法、溶液共混法和乳液共混法。2、反映性共混技術(shù):混煉過程中同時隨著一種或多種聚合物的化學反映，最終導致聚合物之間產(chǎn)生化學鍵接,涉及反映性密煉和反映性擠出。3、共聚-共混法：一方面制備一種聚合物,然后將其溶于另一種聚合物的單體中,形成均勻溶液后引發(fā)單體與原先的聚合物發(fā)生接枝共聚，同時單體還會發(fā)生均聚作用。4、IPN技術(shù)：每種聚合物必須在另一種聚合物直接存在下進行聚合或交聯(lián)或者既聚合又交聯(lián)。二.什么是AＢS？試說明ABＳ常見的制備方法以及分析他們之間的異同。ABＳ是由苯乙烯－丙烯腈的無規(guī)共聚物（SＡN)及其和橡膠的接枝共聚物構(gòu)成，橡膠通常為聚丁二烯（ＰB)、丁腈橡膠(NBR)或丁苯橡膠(SBR)等。ＡBS樹脂是目前產(chǎn)量最大，應(yīng)用最廣泛的聚合物共混物ＡBS的制備方法１、機械共混法:重要涉及三個環(huán)節(jié)：丁腈膠乳的制備、AS樹脂乳液的制備、上述兩組分的共混。2、接枝聚合法：以順丁橡膠為接枝骨架，通過復雜的共聚合反映和環(huán)節(jié)，將苯乙烯、丙烯腈接枝的方法。涉及乳液聚合、本體-懸浮聚合。3、接枝共混法：先通過聚合制備高橡膠含量的接枝ＡBS粒子,再與所需量的SＡN共混制備ABS產(chǎn)品。實際工業(yè)化生產(chǎn)常采用此法。制備AＢS乳液法、本體－懸浮法和接枝共混法的異同:區(qū)別：橡膠粒子的形狀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同樣。本體－懸浮法:橡膠粒子一般為球形,包容物較多;粒徑大,尺寸分布不易控制；雜質(zhì)少,成本低。乳液法:球形粒子，包容物少,包容物直徑??；粒徑尺寸分布易控制,須洗滌引發(fā)劑中的金屬離子。接枝共混法:橡膠粒子為不規(guī)則形狀。三．簡訴界面層的形成并分析影響界面層厚度的因素。１.界面層的形成：第一步是兩相之間的互相接觸；第二步是兩種聚合物大分子鏈段之間的互相擴散。①由于具有熱力學混溶性的兩種聚合物是完全互溶的，兩種大分子鏈段強烈互相擴散,在強大的機械剪切力作用下,彼此結(jié)合成為一種物質(zhì),這時已無相的界面存在,形成單相勻一狀態(tài)。②聚合物的大分子鏈段互相擴散能力差,僅僅進行接觸表面的擴散,此時界面比較明顯。③在界面上形成過渡層，大分子鏈段互相擴散,彼此可以進入對方內(nèi)部一定范圍，形成在兩者界面上一定厚度范圍內(nèi)同時存在兩種大分子鏈段,通常把這一定的厚度范圍稱為過渡層。２.界面層的厚度重要取決于兩種聚合物的界面相容性，此外還與大分子鏈段的尺寸、組成以及相分離條件有關(guān)。隨著聚合物的相容性（溶解度參數(shù)、表面張力相近）增長,擴散限度增大,相界面越來越模糊，界面層厚度越來越大，兩相的黏合力增大。完全相容的聚合物最終形成均相，相界面消失。四.解釋相界面效應(yīng)。并說明常見的改善界面相容性的方法。１.力的傳遞效應(yīng)當材料受到外力作用時，作用于連續(xù)相的外力會通過相界面?zhèn)鬟f給分散相；分散相顆粒受力后發(fā)生變形，又會通過界面將力傳遞給連續(xù)相。為實現(xiàn)力的傳遞，規(guī)定兩相之間具有良好的界面結(jié)合。2．光學效應(yīng)制備具有特殊光學性能的材料。如將ＰS與ＰMＭA共混，可以制備具有珍珠光澤的材料。３.誘導效應(yīng)誘導結(jié)晶，可形成微小的晶體,避免形成大的球晶,對提高材料的性能具有重要作用。4.聲學、電學、熱學效應(yīng)等常見的改善界面相容性的方法：①通過共聚改變某聚合物的極性;②通過化學改性的方法,在一組分或兩組分上引入極性基團或反映基團；③在某聚合物上引入特殊作用基團;④加入第三組分進行增容;⑤兩相之間產(chǎn)生部分交聯(lián),形成物理或化學纏結(jié);⑥形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(IPＮ）；⑦改變加工工藝,施加強烈的力剪切作用等。五．什么是銀紋化。分析影響銀紋化的因素。銀紋化。玻璃態(tài)聚合物在應(yīng)力作用下會產(chǎn)生應(yīng)力發(fā)白,應(yīng)力發(fā)白的因素是由于產(chǎn)生了銀紋,這種產(chǎn)生銀紋的現(xiàn)象也叫銀紋化。銀紋化的直接因素也是由于結(jié)構(gòu)的缺陷或結(jié)構(gòu)的不均勻性而導致的應(yīng)力集中。銀紋可進一步發(fā)展成裂紋,所以它經(jīng)常是聚合物破裂的開端。但是，形成銀紋要消耗大量能量，因此，假如銀紋能被適本地終止而不致發(fā)展成裂紋，那么它反而可延遲聚合物的破裂,提高聚合物的韌性。影響銀紋化的因素：(a)分子量的影響①分子量的大小對銀紋的引發(fā)速率基本上無影響；②對銀紋強度影響甚大，分子量高時銀紋強度大,不易破裂成裂紋;③銀紋的形態(tài)亦受分子量的影響。(b)分子取向的影響①分子取向后，在平行于取向方向施加應(yīng)力時，銀紋化受到克制,銀紋不易產(chǎn)生，有也密而細短;②而在垂直于取向方向施加應(yīng)力時，則易于產(chǎn)生銀紋,且少而粗長;③引發(fā)銀紋的應(yīng)力和取向方向與應(yīng)力方向之間的夾角有關(guān)，在0～9０o之間，此夾角越大，則引發(fā)應(yīng)力越小，越易形成銀紋。④銀紋的形態(tài)亦與取向有關(guān)，平行于取向方向的應(yīng)力產(chǎn)生大量細而短的銀紋,垂直于取問方向的應(yīng)力產(chǎn)生少量長而粗的銀紋。(c）環(huán)境的影響六.什么是填充改性?簡訴填充改性的意義。1.填充改性就是在塑料成型加工過程中加入無機填料或有機填料，使塑料制品的原料成本減少達成增量目的,或使塑料制品的性能有明顯改變，即在犧牲某些方面性能的同時,使人們所希望的另一些方面的性能得到明顯的提高。2.增強改性往往是通過使用玻璃纖維、碳纖維、金屬纖維以及云母、硅灰石等具有特大長徑比或徑厚比的填料,這些填料加入到塑料中后對材料的力學性能和耐熱性能有顯著奉獻。意義：填充及增強改性的意義:填料不僅具有減少聚合物材料的成本的作用,更重要的是改善聚合物的某些性能，甚至賦予聚合物材料某些特殊功能，從而拓展聚合物的應(yīng)用領(lǐng)域。同時,某些填料的應(yīng)用使聚合物材料的環(huán)保性增強。2.填充增強改性的重要性: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。②它是在保證使用性能規(guī)定的前提下減少塑料制品成本最有效的途徑。③它是提高產(chǎn)品技術(shù)含量,增長其附加值的最適宜的途徑。分析填料與界面之間的形成與破壞。填料與樹脂界面的形成:(兩個階段）1、樹脂與填料的接觸及浸潤無機填料多為高能表面物質(zhì)，而有機聚合物樹脂則為低能表面物質(zhì),前者所含各種基團將優(yōu)先吸附那些能最大限度減少填料表面能的物質(zhì)。只有充足地吸附，填料才干被樹脂良好地浸潤。2、樹脂固化對于熱塑性樹脂，該固化過程為物理變化，即樹脂由熔融態(tài)被冷卻到熔點以下而凝固;對于熱固性樹脂，因化過程除物理變化外,同時尚有依靠其自身官能團之間或借助固