聚合物共混改性2007-A(答案)(共6頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上四川大學(xué)期 考試試題（閉卷）A （2006 2007學(xué)年第 2 學(xué)期）課程號(hào)： 課序號(hào)： 課程名稱：聚合物共混改性原理 任課教師： 成績：適用專業(yè)年級(jí)： 2004級(jí) 學(xué)生人數(shù)： 印題份數(shù)： 學(xué)號(hào)： 姓名：1、名詞解釋（10分） 銀紋化 熱塑性彈性體 機(jī)械共混物 相逆轉(zhuǎn) 增容劑答：銀紋化：玻璃態(tài)聚合物在應(yīng)力作用下會(huì)產(chǎn)生發(fā)白現(xiàn)象。這種現(xiàn)象稱為應(yīng)力發(fā)白現(xiàn)象，亦稱銀紋現(xiàn)象。應(yīng)力發(fā)白的原因是由于產(chǎn)生了銀紋，這種產(chǎn)生銀紋的現(xiàn)象也叫銀紋化。（2分） 熱塑性彈性體：在常溫下顯示橡膠狀彈性、在高溫下能夠塑化成型的一類新型高分子材料，是一類介于橡膠和塑料之間的彈性體材料，如SBS,SIS

2、等。熱塑性彈性體最大特征是具有多相結(jié)構(gòu)，含有呈現(xiàn)橡膠狀彈性的柔軟相（軟段）和產(chǎn)生表觀強(qiáng)度的硬相，即約束相（硬段）成分，前者的玻璃化溫度低于室溫，后者的玻璃化溫度高于室溫，因此后者在室溫下處于“凍結(jié)”狀態(tài)，起到相當(dāng)于硫化橡膠中交聯(lián)點(diǎn)的作用。（2分）機(jī)械共混物：機(jī)械共混物是通過雙輥塑煉，密煉，擠出機(jī)擠出等方式，將兩種聚合物在熔融狀態(tài)下進(jìn)行機(jī)械混合制備的聚合物共混復(fù)合材料。（2分）相逆轉(zhuǎn)：聚合物共混物可在一定的組成范圍內(nèi)發(fā)生相的逆轉(zhuǎn)，原來是分散相的組分變成連續(xù)相，而原來是連續(xù)相的組分變成分散相。在相逆轉(zhuǎn)的組成范圍內(nèi)，?？尚纬蓛上嘟诲e(cuò)、互鎖的共連續(xù)形態(tài)結(jié)構(gòu)，使共混物的力學(xué)性能提高。（2分）增容劑：增容

3、劑是以界面活性劑的形式分布于共混物兩相界面處，使界面張力降低，增加共混組分之間的相容性和強(qiáng)化聚合物之間的界面粘結(jié)。（2分）2、試說明目測(cè)法判斷聚合物共混體系相容性的原理，分析其優(yōu)缺點(diǎn)。（10分）答：原理：利用試樣光學(xué)透明性的變化作為相轉(zhuǎn)變的證據(jù)。（1分） 所謂聚合物之間相容，從熱力學(xué)的角度，是指在任何比例混合時(shí)，都能形成分子分散的、熱力學(xué)穩(wěn)定的均相體系，即在平衡態(tài)下聚合物大分子達(dá)到分子水平或鏈段水平的均勻分散。（2分）穩(wěn)定的均相混合物是透明的，而不穩(wěn)定的非均相混合物，除非它各組分的折射率相同，否則都是混濁。（1分）一種穩(wěn)定的均相混合物，通過改變它的溫度、壓力或組成，都能實(shí)現(xiàn)由透明到混濁的轉(zhuǎn)變。

4、濁點(diǎn)相當(dāng)于這一轉(zhuǎn)變點(diǎn)，也就是相分離開始點(diǎn)。（1分） 這種方法的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)過程較為簡單（2分）。但在機(jī)理上也存在著一定的缺陷，如果出現(xiàn)以下情況，即使共混物中各相分離，其試樣也是光學(xué)透明的：（1）共混物中各相的折光指數(shù)相近；（2）共混物中各相的粒子尺寸遠(yuǎn)小于可見光的波長；（3）試樣太薄；（4）共混物的分散相的含量太小。同時(shí)，人的視覺差異等因素也會(huì)影響測(cè)試結(jié)果。（3分） 3、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(diǎn)。（10分）答：主要分為3種結(jié)構(gòu)類型，即單相連續(xù)結(jié)構(gòu)、兩相互鎖或交錯(cuò)結(jié)構(gòu)、兩相連續(xù)結(jié)構(gòu)。（4分）1. 單相連續(xù)結(jié)構(gòu)：構(gòu)成聚合物共混物的兩個(gè)相或者多個(gè)相中只有一個(gè)相連續(xù)，其他

5、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分） 2. 相互貫穿的兩相連續(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。（2分） 3. 兩相互鎖或交錯(cuò)結(jié)構(gòu)：這種結(jié)構(gòu)中沒有一相形成貫穿整個(gè)試樣的連續(xù)相，而且兩相相互交錯(cuò)形成層狀排列，難以區(qū)分連續(xù)相和分散相。有時(shí)也稱為兩相共連續(xù)結(jié)構(gòu)，包括層狀結(jié)構(gòu)和互鎖結(jié)構(gòu)。（2分） 4、針對(duì)PP/PA共混體系，有哪些手段可用來改善體系的相容性？（10分）答：通過共聚改變某聚合物的極性；通過化學(xué)改性的方法，在一組分或兩組分上引入極性基團(tuán)或反應(yīng)基團(tuán)；在某聚合物上引入

6、特殊作用基團(tuán)；加入第三組分進(jìn)行增容；兩相之間產(chǎn)生部分交聯(lián)，形成物理或化學(xué)纏結(jié)；5、根據(jù)下圖分析嚙合型同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)可分為哪幾個(gè)工作區(qū)段？各段的作用是什么？答：1、固體輸送區(qū)。作用：（1）輸送物料；（2）將松散的粉狀物料壓實(shí)或提高粒狀物料在螺桿中的充滿度，以促進(jìn)物料在下一區(qū)的熔融塑化。（2分）2、熔融和混合。物料經(jīng)輸送區(qū)受到一定的壓縮后開始熔融，并發(fā)生混合。（2分）3、混合區(qū)（第二混合段）。將組分尺寸進(jìn)一步細(xì)化與均化；側(cè)加料，加入添加劑等。（2分）4、脫揮、排氣。完全熔融狀態(tài)的物料經(jīng)壓縮后突然減壓，可揮發(fā)性物料在真空條件下迅速揮發(fā)，脫離熔體。（2分）5、熔體輸送、增壓擠出。物料必須建立起一

7、定的壓力，使?？谔幬锪嫌幸欢ǖ闹旅芏龋话銇碚f，在此區(qū)，物料可進(jìn)一步混合，主要功能是輸送與增壓。（2分）6、簡述影響聚合物共混物形變的因素。（10分）答：1、基體性質(zhì)。聚合物共混物屈服形變時(shí)，銀紋和剪切形變兩種成分的比例在很大程度上取決于連續(xù)相基體的性質(zhì)。一般而言，連續(xù)相的韌性越大，則剪切成分所占的比例越大。（2分）2、應(yīng)力的影響。a. 應(yīng)力大小（1分）：形變中銀紋成分的比例隨應(yīng)力和形變速率的增加而增加；b. 形變速率（1分）：增加形變速率會(huì)使銀紋成分的比例提高；c.應(yīng)力性質(zhì)的影響（1分）：由于銀紋化伴隨著體積的增加，所以壓應(yīng)力抑制銀紋，張應(yīng)力則促進(jìn)銀紋的生成。3、大分子取向的影響。大分子取向

8、常常減小銀紋成分的比例。例如橡膠增韌塑料，拉伸時(shí)基體大分子取向，橡膠顆粒會(huì)變成橢球狀，結(jié)果應(yīng)力集中因子減小。取向的結(jié)果使剪切成分的比例增加而銀紋化成分的比例下降。（2分）4、橡膠含量的影響。橡膠含量增加時(shí)，橡膠顆粒的數(shù)目增多，銀紋引發(fā)中心增加，但是由于橡膠顆粒之間的距離減小，銀紋終止速率也相應(yīng)提高。這兩種作用基本抵消（1分）。這時(shí)銀紋化速率的增加主要是應(yīng)力集中因子增加的緣故（1分）。同樣，剪切形變速率也有提高，但是銀紋速率增加的更快些，所以總的結(jié)果是橡膠含量增加時(shí)銀紋化所占的比例提高。（1分）7、以玻璃微珠（主要成分二氧化硅）為例簡述干法處理填料的工藝；如果要將處理好的玻璃微珠填充在尼龍中并使

9、得復(fù)合材料具有較高的強(qiáng)度和耐熱性，玻璃微珠的表面處理劑分子結(jié)構(gòu)如何設(shè)計(jì)，為什么？（10分）答：將定量玻璃微珠投入高速混合機(jī)，于高速攪拌下逐漸加入或噴霧加入計(jì)量處理劑，混合均勻后逐漸升溫至100，在此溫度下高速攪拌35min即可出料。（4分） 處理劑可選擇偶聯(lián)劑，（2分）如硅烷類偶聯(lián)劑（1分）。硅烷偶聯(lián)劑分子中應(yīng)含有氨基，可以與尼龍中酰胺結(jié)構(gòu)形成分子間氫鍵，從而與尼龍有較強(qiáng)的結(jié)合。另一端應(yīng)有可水解的烷氧基，水解后形成硅醇結(jié)構(gòu)，可與玻璃微珠表面的硅醇結(jié)構(gòu)縮合產(chǎn)生Si-O-Si化學(xué)鍵（2分）。為提高耐溫性，可在硅烷偶聯(lián)劑分子中引入苯環(huán)結(jié)構(gòu)。（1分）8、寫出有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑的一般通式及各部分意義，主要的

10、硅烷偶聯(lián)劑類型有哪些，要制備高耐熱性的熱固性樹脂基復(fù)合材料時(shí)應(yīng)選用哪類硅烷偶聯(lián)劑，為什么？（10分）答：硅烷偶聯(lián)劑的一般通式為：（4分） YRSiX3 X基團(tuán)為與無機(jī)增強(qiáng)材料表面偶聯(lián)的基團(tuán)。 Y基團(tuán)為與樹脂偶聯(lián)的基團(tuán)。硅烷偶聯(lián)劑可分為水解型、陽離子型、耐溫型和過氧化型四種。（4分） 應(yīng)選用耐溫型，因?yàn)楦吣蜔嵝缘臒峁绦詷渲鶑?fù)合材料固化時(shí)要求較高的固化溫度，普通的硅烷偶聯(lián)劑可能在此溫度下分解。（2分）注：1試題字跡務(wù)必清晰，書寫工整。 本題 2 頁，本頁為第 1 頁 2 題間不留空，一般應(yīng)題卷分開 教務(wù)處試題編號(hào)： 3務(wù)必用A4紙打印 學(xué)號(hào)： 姓名9、請(qǐng)解釋下圖產(chǎn)生的現(xiàn)象。（10分）圖 鈦酸酯對(duì)CaCO3填充性能的影響答：由圖可見，隨著碳酸鈣的增加，未加鈦酸酯的體系比相應(yīng)的加鈦酸酯的體系粘度劇增（4分）。表明鈦酸酯偶聯(lián)劑改善了極性碳酸鈣與非極性分散介質(zhì)之間的相容性（4分），表面處理后的碳酸鈣應(yīng)用于有機(jī)復(fù)合體時(shí)，其填充量將明顯高于普通碳酸鈣。（2分）10、試分析聚合物/層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料中填料的形態(tài)結(jié)構(gòu)，解釋該材料具有良好的阻隔性的原因。（10分）答：聚合物/層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料是一種很特殊的納米復(fù)合材料，它的結(jié)構(gòu)類似于三明治。（2分）它是利用層狀硅酸鹽的層間間隙和可膨脹性，使聚合物插層進(jìn)入其層間，形成一維納米尺度的層狀納米復(fù)合材料。（