高分子材料改性资料.ppt

* 高分子材料改性 高分子材料发展概况 1.通用高分子材料的高性能化和低成本化 2.功能高分子材料、特种高分子材料与工程塑料发展迅速 3.与能源、环境相关的有机高分子材料的协调发展 4.高分子材料科学与其他学科的交叉不断加强 高分子材料改性 概念： 通过物理、机械和化学等作用使高分子材料原有性能得到改善称为高分子材料的改性。改性过程中既可发生物理变化，也可发生化学变化。 高分子材料改性 分类： 共混改性 化学改性 表面改性 填充与纤维增强改性 共混改性 1846年 申请了高分子共混物——天然橡胶/古塔波胶的专利。 1942年 研制成功PVC/NBR共混物，发表了关于热塑性树脂的第一个专利。 1946年 A型ABS问世。 1951年 PP/PE共混物问世。 1960年 发现在难于加工成型的聚苯醚(PPO或PPE)中加入聚苯乙烯(PS)即可顺利进行加工成型，提出“贯穿高分子”的概念。 1962年 用ABS与甲基苯乙烯-芳腈共混物共混制成耐热ABS。 1965年 成功研制出SBS。 1969年 ABS/PVC和PP/EPDM共混物研制成功并投入工业化生产。 1975年 美国杜邦(Du Pont)公司开发了超高韧聚酰胺Zytel-ST.这是聚酰胺中加入少量聚烯烃或橡胶而制成的共混物。 1981年 成功制成苯乙烯-马来酸酐共混物与ABS共混物。 1986年 成功研制成PC/ABS共混物。 共混改性 共混物的制备方法： 1. 物理共混法 2. 共聚-共混法 3. 互穿高分子网络法 共混改性 混合原理 剪切变形 破碎 凝聚 凝聚 → → → → 共混改性 增容剂(Compatibilizer) 能使不相容的两种高分子结合在一起，从而形成稳定的共混物。 非反应型增容剂和反应型增容剂. 增容剂 高分子型 低分子型 非反应型 反应型 嵌段共聚物 羧酸型 无规共聚物 均聚物 接枝共聚物 共混比PP/UHMWPE 缺口冲击强度（kJ/m2 ) 拉伸强度（MPa） 双螺杆 四螺杆 双螺杆 四螺杆 100/5 11.8 12.0 22.0 21.4 100/10 14.7 14.1 23.0 22.1 100/15 14.2 16.8 22.1 23.1 100/20 12.4 15.3 21.5 22.2 100/0 7.8 19.5 PP/UHMWPE共混物的力学性能 共混改性 PP/UHMWPE： 将超高分子聚乙烯掺入PP中以提高PP的冲击强度。此方面工作已有人开始进行。 据研究，采用具有较高混炼作用的双螺杆或四螺杆挤出机进行共混操作，才能得到增韧的PP/UHMWPE共混物。 共混改性 共聚 无规共聚(random copolymerization) 交替共聚(alternating copolymerization) 嵌段共聚(block copolymerization) 接枝共聚 (graft copolymerization) 反应机理 自由基共聚 离子聚合 配位聚合 CT络合物 弱电子受体 单体间离子对 配位催化剂 活性聚合 逐步聚合 扩链反应 引发剂法 链转移法 辐照聚合 机械法 应用实例 无规共聚聚 丙烯(PP-R) 丁腈橡胶 EVA树脂 苯乙烯-丙烯腈交替共聚物 交替丁腈橡胶 聚氨酯 丁苯橡胶 SBS ABS 化学改性 1. 共聚反应 2. 交联 3. 高分子材料主链反应和侧基反应 4. 互穿高分子材料网络 共聚 应用实例：PP-R 结晶度低，透明性好，较均聚聚丙烯(PP-H)脆化温度显著降低，0℃仍保持适中的冲击强度，并有较好的耐腐蚀性。 交联 高分子材料在热、光、辐射或交联剂的作用下，分子链间以化学键连结起来构成三维网络或体型结构的反应，称为交联(Crosslinking)。 物理交联 化学交联 交联 硫化 狭义概念：用元素硫或SCl2使橡胶转变为适量交联的网状高分子材料的化学过程。 广义概念：由化学因素或物理因素引起橡胶交联的统称。 步骤： 1. 引发：形成锍离子。 2. 转移：锍离子夺取烯烃中的氢原子，形成碳正离子。 3. 交联：碳正离子与硫反应，再与双键加成，产生交联。 交联 过氧化物交联： 不含双键的大分子 交联剂：过氧化异丙苯等 机理： 1. 过氧化物受热分解产生自由基 2. 自由基攻击大分子链 3. 偶合交联 交联 高能辐射交联： 辐射源：加速电子、X射线、β射线、γ射线、快质子、原子反应堆混合射线等。 机理： 1. 初步自由基及活性氢原子的生成； 2. 活泼氢原子攻击PE，再生成自由基； 3. 大分子链自由基之间反应形成交联结构。 交联 硅烷交联 光交联 盐交联 叠氮交联 具有化学反应官能团的高分子材料交联 交联 交联对高分子材料的影响 交联密度增加，抗