聚合物共混与合金第一章上导论

聚合物共混与合金第一章上导论教学目的与要求1、了解高分子材料的基本知识2、了解常见高分子材料的品种、性能、应用范围3、了解高分子材料改性的必要性和重要性4、熟悉常见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应用教学基本内容1、高分子材料科学基本知识(回顾)2、各种高分子材料性能简介3、高分子材料改性的必要性和重要性4、各种高分子材料改性方法、原理及应用5、高分子材料改性的发展趋势第一章（上）绪论1聚合物改性的主要方法2聚合物改性发展简况1.1高分子来源天然高分子的直接利用天然高分子的化学改性天然橡胶的硫化,硝化纤维的合成等淀粉、蛋白质、棉麻丝、竹、木等缩聚反应，自由基、配位、离子聚合等高分子合成高分子时代知识回顾1聚合物品种上，对老产品进行改性、复合，使材料获得新性能，其中共混是有重要价值的活跃领域2高分子工业方面，发展新设备、新工艺，提高催化效率，强化生产工艺，降低生产成本3材料角度，发展能耐极端环境和具有高功能的高分子材料，如宇航所需耐高温、耐超低温、高模量材料，以及高分子半导体、导体、超导体材料，提高普通材料的使用寿命4生命科学角度，向医用、生物高分子发展，如生物膜和各种医用构件和材料等在合成-结构-性能关系研究基础上，进行高分子的分子设计5环境角度，研究和开发应用“废弃高分子”材料的途径，以防止或治理高分子废料的公害发展方向故事一：厨房里创造的高分子——赛璐珞（硝化纤维）1846年，瑞士化学家舍拜恩在厨房里做实验，不小心打破仪器（浓硝酸和硫酸），顺手取围裙擦拭，再将围裙烘干时，围裙着火，瞬间为灰烬。启示：科学发现需善于捕捉偶然现象用途：电影和照相胶片（后被醋酸纤维取代）、乒乓球、玩具用途：炸药（由于不安全而失败）1.2改性目的与意义聚合物改性的定义

通过各种化学的、物理的或二者结合的方法改变高分子的结构，从而获得具有所希望的新的性能和用途的改性高分子的过程

聚合物材料的理论模量值可与金属和纤维增强的复合材料相媲美,但在通常加工条件下,实际值仅为理论值的1%左右(FromWardIM,MechanicalPropertiesofSolidPolymer,Wiley-InterScience,1971,Chapter7)聚合物改性的研究内容大分子的化学反应（如氢化、卤化、磺化、氯磺化、环氧化、离子化等）共聚改性（包括接枝、嵌段）共混聚合物互穿网络填充与补强纤维增强其他（如交联、增塑、阻燃、稳定、表面改性等）1、聚合物应用广泛2、聚合物缺点明显如，大多数塑料脆而不耐冲击、不耐热；耐热塑料加工性能差；橡胶强度、耐老化性、耐油性不够强；传统橡胶硫化工艺落后；聚合物表面疏水，生物相容性差3、获得新材料的低成本方法4、降低成本

制备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种高分子材料性能的主要手段（经济、有效）(1)它是获得具有独特功能新型高分子化合物最便宜的途径。为了满足某种用途的要求，如耐老化、阻燃、抗静电等，开发一种全新结构的高分子化合物有时是不可能的，有时则可能耗资巨大，而采用塑料改性技术常常是轻而易举的事。(2)它是在保证使用性能要求的前提下降低塑料制品成本最有效的途径。我国塑料材料或制品的总成本中，原材料的费用占总成本的70％以上．因此尽可能降低原材料费用，将会使总成本显著下降，而在售价不变时，会给生产企业带来巨大经济效益。因此追求更廉价的原辅材料，追求使用某种技术使得原辅材料的成本更低，始终是塑料加工企业最有吸引力的目标。(3)它是提高产品技术含量，增加其附加值的最适宜的途径。例如刚性粒子增韧理论为同时实现材料的高韧性和高刚性开辟了成功的途径。将经过特殊表面处理的无机矿物颗粒在填充到塑料中后，能够使填充材料获得与加入橡胶或热塑性弹性体相同水平的增韧效果，但材料的刚性与模量并未受到较大影响，远远高于橡胶或热塑性弹性体改性的材料，具有极为重要的应用价值。(4)它是调整塑料行业产品结构、增加企业经济效益最常采用的途径。在走向社会主义市场经济的今天，企业生存发展的主要手段是增强产品的市场竞争力、扩大产品市场覆盖率，这必然涉及价格低廉、质量可靠、功能新特、手段灵活等四个方面．而塑料改性技术可以为前三者的实现提供可能，建立坚实的基础，这也是近年来出现的最热门的一个措施、一门学问和一种手段。1.3改性方法物理方法不发生化学变化，如单轴、双轴拉伸；表面处理；电镀等发生化学变化的情况，如机械力、热、高能辐射等作用下的断链与交联分类方法一物理化学方法加入填料（如增强塑料、复合材料、炭黑补强橡胶）加入增塑剂（PVC的增塑）加入表面活性剂（人造纤维的成型过程）共混（PS对PC的改性等）化学方法局部官能团反应（侧基或端基改性、接枝、嵌段、环化、引入极性基团等）化学交联（热固性树脂固化、橡胶硫化）化学共混（互穿网络、渐变聚合物）1共混两种或两种以上聚合物经混合制成宏观均匀材料的过程,有物理共混、化学共混、物理/化学共混；成功例：聚合物增韧2填充与纤维复合成功例：碳黑补强橡胶是成功例3化学改性接枝、嵌段、交联、互穿网络、大分子反应成功例：热塑性弹性体；ABS；4表面改性涉及印刷、粘合、涂装、染色、电镀、“三防”、生物相容等等；有光学方法、电学方法、化学方法等分类方法二1.4改性简史1、材料历史天然高分子材料利用——（19世纪中）天然高分子改性——（20世纪初）——合成高分子材料——（20世纪70年代）——高分子改性发展期2、学科历史

20世纪30年代高分子科学萌芽——高分子化学、高分子物理——多组分聚合物、复合材料的有关理论（形态学、表/界面、增韧/强、活性离子聚合）第一个聚合物共混物—1912年第一个接枝共聚物—1933年第一个IPN—1942年第一个嵌段共聚物—1952年第一个聚合物共混物（PVC/丁腈橡胶）工业化—1942年四氧化锇染色法问世—1964年（聚合物改性研究里程碑）其他：1948-HIPS，ABS；1960-PPO/PS；1965-热塑性弹性体；1975-杜邦超韧尼龙（聚酰胺/聚烯烃或橡胶）聚合物科学与工程学就是在不断对聚合物进行改性过程中发展起来的。塑料改性技术急需突破的几个问题“增重”问题填料表面处理问题改性塑料的成型加工尺寸收缩率问题废旧塑料再生利用中的相容剂问题塑料产业的发展和白色污染治理、环境保护的问题参考文献王国全,王秀芬,聚合物改性,中国轻工业出版社,2006吴培熙，张留城,聚合物共混改性,中国轻工业出版社，2005辛浩波,邓涛,邓本成.塑料合金及塑橡共混改性[M].北京:中国轻工业出版社,2000.周其凤胡汉杰,高分子化学(跨世纪的高分子科学),化学工业出版社,2001功能高分子与新技术，何天白、胡汉杰，化学工业出版社，2004“FunctionalMonomersandPolymers”(SecondEdition),KiichiTakemoto,RaphaelM.Ottenbrite,MikiharuKamachi,MarcelDekker,1997.“PolymericBiomaterials”(SecondEdition),SeverianDumitriu,MarcelDekker,2002凌绳等，聚合物材料，中国轻工业出版社，2000国家自然科学基金委员会，高分子材料科学，科学出版社，1994黄发荣等，高分子材料的循环利用，化学工业出版社，2000张留成等，高分子材料基础，化学工业出版社，2002冯端等，材料科学导论，化学行业出版社，2002高俊刚等，高分子材料，化学工业出版社，2002郑水林,粉体表面改性,中国建材工业出版社,1995林尚安等，高分子化学，科学出版社