2023年聚合物共混知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

1.聚合物共混：共混改性涉及物理共混、化學(xué)共混和物理／化學(xué)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(guò)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(dòng)單元位置而實(shí)現(xiàn)的。分散混合是指既增長(zhǎng)分散相空間分布的隨機(jī)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(shí)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(dòng)力都是外界施加的作用力。總體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(duì)于總體均勻性,則采用數(shù)理記錄的方法進(jìn)行定量表征。分散度則以分散相平均粒徑來(lái)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(guò)程是分散相粒徑自動(dòng)均化的過(guò)程，這一自動(dòng)均化的過(guò)程的結(jié)果，是使分散相例子達(dá)成一個(gè)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(xué)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(jìn)行共混（應(yīng)用廣泛）。采用的設(shè)備-----密煉機(jī)、開煉機(jī)、擠出機(jī)等。本方法最具有工業(yè)價(jià)值。溶液共混:將聚合物組分溶于溶劑后,進(jìn)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(duì)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(xué)角度而言,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)成分子水平或鏈段水平的均勻分散。直接觀測(cè)間接觀測(cè)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(guò)程.界面張力簡(jiǎn)答簡(jiǎn)述影響熱力學(xué)相容性的因素。答：１.大分子間的互相作用2.相對(duì)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(dǎo)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(rùn)、接觸和擴(kuò)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(zhǎng)相容性；增長(zhǎng)分子量,體系粘度增大,也不利于相容的動(dòng)力學(xué)過(guò)程進(jìn)行。簡(jiǎn)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(xué)相容性和從實(shí)用角度提出的廣義相容性，以及與熱力學(xué)相容性相關(guān)的溶混性。熱力學(xué)相容體系是滿足熱力學(xué)相容條件的體系,是達(dá)成了分子限度混合的均相共混物從實(shí)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(dá)了共混組分在共混中互相擴(kuò)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(biāo)準(zhǔn)。相應(yīng)地，可以把Tg作為相容性的鑒定標(biāo)準(zhǔn)。4．試述影響熔融過(guò)程的５個(gè)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(dòng)場(chǎng)的形式和強(qiáng)度;5.共混時(shí)間。聚合物共混物的形態(tài)結(jié)構(gòu)類型有那些?并簡(jiǎn)述其特點(diǎn)。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(cuò)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(gè)相或者多個(gè)相中只有一個(gè)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(cuò)結(jié)構(gòu):這種結(jié)構(gòu)中沒(méi)有一相形成貫穿整個(gè)試樣的連續(xù)相,并且兩相互相交錯(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),涉及層狀結(jié)構(gòu)和互鎖結(jié)構(gòu)。6.試說(shuō)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(duì)共混過(guò)程設(shè)計(jì)和工藝條件選擇和優(yōu)化極有價(jià)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(jiǎn)樸說(shuō)明共混工藝的影響因素。答：控制共混工藝的方法事實(shí)上就是控制分散相粒徑的方法１、共混時(shí)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(duì)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(duì)溫度敏感性不同。２）用助劑進(jìn)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(duì)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(jiǎn)訴填料的基本特性。①填料的細(xì)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(jiǎn)訴纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的優(yōu)缺陷。優(yōu)點(diǎn):１、輕質(zhì)高強(qiáng)Ａ、玻璃纖維增強(qiáng)熱固性樹脂的比強(qiáng)度大大超過(guò)鋼的比強(qiáng)度。B、玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂ＰP,隨玻璃纖維用量增長(zhǎng)，力學(xué)性能大幅提高，熱變形提高２、耐化學(xué)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(jiǎn)樸機(jī)械混合:它是在共混過(guò)程中,直接將兩種聚合物進(jìn)行混合,聚合物均是完全相容體系，物料的混合過(guò)程通常依靠擴(kuò)散、對(duì)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(guò)程中同時(shí)隨著一種或多種聚合物的化學(xué)反映，最終導(dǎo)致聚合物之間產(chǎn)生化學(xué)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(shí)單體還會(huì)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(jìn)行聚合或交聯(lián)或者既聚合又交聯(lián)。二.什么是AＢS？試說(shuō)明ABＳ常見(jiàn)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(wú)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(jī)械共混法:重要涉及三個(gè)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(guò)復(fù)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(guò)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(shí)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?。涣匠叽绶植家卓刂?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(jiǎn)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(kuò)散。①由于具有熱力學(xué)混溶性的兩種聚合物是完全互溶的，兩種大分子鏈段強(qiáng)烈互相擴(kuò)散,在強(qiáng)大的機(jī)械剪切力作用下,彼此結(jié)合成為一種物質(zhì),這時(shí)已無(wú)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(kuò)散能力差,僅僅進(jìn)行接觸表面的擴(kuò)散,此時(shí)界面比較明顯。③在界面上形成過(guò)渡層，大分子鏈段互相擴(kuò)散,彼此可以進(jìn)入對(duì)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(shí)存在兩種大分子鏈段,通常把這一定的厚度范圍稱為過(guò)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(zhǎng),擴(kuò)散限度增大,相界面越來(lái)越模糊，界面層厚度越來(lái)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(shuō)明常見(jiàn)的改善界面相容性的方法。１.力的傳遞效應(yīng)當(dāng)材料受到外力作用時(shí)，作用于連續(xù)相的外力會(huì)通過(guò)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(huì)通過(guò)界面將力傳遞給連續(xù)相。為實(shí)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(xué)效應(yīng)制備具有特殊光學(xué)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(dǎo)效應(yīng)誘導(dǎo)結(jié)晶，可形成微小的晶體,避免形成大的球晶,對(duì)提高材料的性能具有重要作用。4.聲學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)效應(yīng)等常見(jiàn)的改善界面相容性的方法：①通過(guò)共聚改變某聚合物的極性;②通過(guò)化學(xué)改性的方法,在一組分或兩組分上引入極性基團(tuán)或反映基團(tuán)；③在某聚合物上引入特殊作用基團(tuán);④加入第三組分進(jìn)行增容;⑤兩相之間產(chǎn)生部分交聯(lián),形成物理或化學(xué)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(qiáng)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(huì)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(dǎo)致的應(yīng)力集中。銀紋可進(jìn)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(duì)銀紋的引發(fā)速率基本上無(wú)影響；②對(duì)銀紋強(qiáng)度影響甚大，分子量高時(shí)銀紋強(qiáng)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(shí)，銀紋化受到克制,銀紋不易產(chǎn)生，有也密而細(xì)短;②而在垂直于取向方向施加應(yīng)力時(shí)，則易于產(chǎn)生銀紋,且少而粗長(zhǎng);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(xì)而短的銀紋,垂直于取問(wèn)方向的應(yīng)力產(chǎn)生少量長(zhǎng)而粗的銀紋。(c）環(huán)境的影響六.什么是填充改性?簡(jiǎn)訴填充改性的意義。1.填充改性就是在塑料成型加工過(guò)程中加入無(wú)機(jī)填料或有機(jī)填料，使塑料制品的原料成本減少達(dá)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(shí),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(qiáng)改性往往是通過(guò)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(zhǎng)徑比或徑厚比的填料,這些填料加入到塑料中后對(duì)材料的力學(xué)性能和耐熱性能有顯著奉獻(xiàn)。意義：填充及增強(qiáng)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(shí),某些填料的應(yīng)用使聚合物材料的環(huán)保性增強(qiáng)。2.填充增強(qiáng)改性的重要性:①它是獲得具有獨(dú)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(zhǎng)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(gè)階段）1、樹脂與填料的接觸及浸潤(rùn)無(wú)機(jī)填料多為高能表面物質(zhì)，而有機(jī)聚合物樹脂則為低能表面物質(zhì),前者所含各種基團(tuán)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(rùn)。2、樹脂固化對(duì)于熱塑性樹脂，該固化過(guò)程為物理變化，即樹脂由熔融態(tài)被冷卻到熔點(diǎn)以下而凝固;對(duì)于熱固性樹脂，因化過(guò)程除物理變化外,同時(shí)尚有依靠其自身官能團(tuán)之間或借助固