第四章材料改性技术

第四章材料改性技术

在当今的社会中，材料是人类赖以生存和发展的重要物质，是现代工业和高科技发展的基础和关键。由于材料单体的种类有限，而且材料单体的单一的某些性能比较差，不符合人们所求，所以要对其进行改性。所谓改性，就是通过物理或化学方法改进材料的一些性能，以达到预期的目的，满足实际应用的需要。通过化学或物理的改性技术，可以由少量的几种材料获得多种性能优异的改性新品种。高分子材料的改性技术、无机非金属材料的改性技术、金属材料的改性技术

一般来说，对高分子材料进行改性比合成一种新的聚合物并使之工业化容易。这些改性工作在一般的塑料与橡胶加工厂就能进行，容易见效，常能解决工业生产中不少具体问题。因此，高分子材料改性越来越受到工业界的普遍重视。高分子材料改性使材料的性能大幅度提高，或者被赋予新的功能，进一步拓宽了高分子材料的应用领域，大大提高了高聚物的工业应用价值。例如：硫化橡胶的发现高分子材料的改性技术一、共聚改性

共聚指的是将两种或多种化合物在一定的条件下聚合成一种物质的反应。共聚是改进聚合物性能和用途的重要途径共聚反应可以改善聚合物的诸多性能；其性能改变的程度取决于参加共聚的两种单体的种类、用量以及结构单元的排列方式。扩大了单体的应用范围如顺丁烯二酸酐难以均聚，却易与苯乙烯共聚。主单体第二单体改进的性能及主要用途乙烯醋酸乙烯酯增加柔性，软塑料；可供作聚氯乙烯共混料乙烯丙烯破坏结晶性，增加柔性和弹性；乙丙橡胶异丁烯异戊二烯引入双键，供交联用；丁基橡胶丁二烯苯乙烯增加强度；通用橡胶丁二烯丙烯腈增加耐油性；丁腈橡胶苯乙烯丁二烯提高抗冲强度；增韧塑料氯乙烯醋酸乙烯酯增加塑性和溶解性能；塑料和涂料四氟乙烯全氟丙烯破坏结构规整性，增加柔性；特种橡胶甲基丙烯酸甲酯苯乙烯改善流动性能和加工性能；塑料丙烯腈衣康酸改善柔软性和染色性能；合成纤维马来酸酐醋酸乙烯酯或苯乙烯改进聚合性能；用作分散剂和织物处理剂典型共聚物

共聚物的类型对于二元共聚，按照两种结构单元在大分子链中的排列方式不同，共聚物分为四种类型：（1）无规共聚物两种单元A、B在高分子链上的排列是无规的A+B~ABAABABBBAA~丁二烯－苯乙烯无规共聚物(丁苯橡胶)、氯乙烯-醋酸乙烯共聚物

（2）交替共聚物

A、B单元轮番交替排列，即严格相间

~~ABABABAB~~

苯乙烯-马来酸酐（3）嵌段共聚物共聚物分子链是由较长的A链段和另一较长的B链段构成~~AAAAAA~~BBBBBBB~~AAAAAA~~

苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（4）接枝共聚物共聚物主链由单元A组成，而支链则由单元B组成BBBB~~~~AAAAAA~~~~AAAA~~~AAAAAA~~~~

BBBBB~~丁二烯－苯乙烯接枝共聚物（一）无规共聚物R•+M1ki1RM1•Ri1R•+M2RM2•Ri2ki2链引发

链引发速率链增长

链增长速率～M1•+M1～M1•R11=k11[M1•][M1]～M1•+M2k12～M2•R12=k12[M1•][M2]～M2•+M1k21～M1•R21=k21[M2•][M1]～M2•+M2k22～M2•R22=k22[M2•][M2]～M1•+•M1～PRt11～M1•+•M2～kt12PRt12～M2•+•M2～kt22PRt22链终止链终止速率r1=k11/k12

；r2=k22/k21竞聚率：同一种链自由基均聚和共聚增长速率常数之比=[M1][M2]•

r1[M1]+[M2][M1]+r2[M2]d[M1]d[M2]共聚物组成方程1.共聚中两种链活性中心对两种单体的反应活性各不相同，在共聚合时共聚物的组成与单体配料组成往往相差甚大；2.反应过程中活性大的单体消耗得快，随反应的进行，体系中单体组成也在不断地变化，这样在不同反应阶段形成的共聚物的共聚组成也为一个变值，即在每一瞬间形成的共聚物的瞬时组成是各不相同的，当然整个共聚物的共聚组成也是不均匀的。

由于两单体的活性与竞聚率的差异，共聚物组成通常随转化率而变化,随转化率的提高，共聚物组成在不断改变，所得共聚物是组成不均一的混合物。转化率对共聚物组成的影响，实质是原料单体组成发生变化所造成的。聚丙烯（PP）无规共聚物乙烯2％—6％(质量)，阻碍了聚合物的结晶，使其性能发生变化。较好的光学透明性、柔顺性、较低的熔融温度（可降低热封合温度）、高抗冲击性（低于0度仍具有良好的冲击强度）。

聚丙烯虽然有许多优异性能，但也有明显缺陷，如低温脆性大、热变形温度低、收缩率大、壁厚制品易产生缺陷等。乙丙橡胶

乙丙橡胶内聚能密度低，无庞大的侧基阻碍分子链运动，因而在较宽的温度范围内保存分子链的柔性和弹性。

采用经典齐格勒-纳塔型引发剂合成的共聚物中乙烯链段太长，极易结晶，故不是弹性体。后来采用了Al-V引发剂，才真正有效地合成了乙烯-丙烯共聚的高分子弹性体。

典型的高弹性和综合性能好的二元、三元乙丙橡胶中，乙烯含量为45％～70％(mol)，在乙烯链段的长度-(CH2-CH2)n-中，n>8时会发生乙烯链段结晶，就会破坏共聚物的高弹性能。所以乙丙橡胶合成时，控制共聚物组成及组成分布等结构因素十分重要。应用：橡胶制品，如车窗密封条、水暖系统软管、电线电缆的保护套和绝缘材料、耐热物料输送带、耐化学腐蚀的工业制品。丁苯橡胶1、低温乳液丁苯橡胶（自由基）

丁二烯和苯乙烯可按任一比例共聚，但所得丁苯共聚物的Tg则随苯乙烯含量增加而线性上升。大量生产的普通型丁苯橡胶，含苯乙烯23.5％，Tg为-57～-52℃。当苯乙烯含量高达70％时，Tg为18℃，它的硬度高、耐磨、耐酸碱，但弹性下降。苯乙烯含量为10％时，Tg为-75℃，其性能与高苯乙烯含量的相反，而耐寒性却提高很多。2.溶液聚合丁苯橡胶（阴离子共聚反应）（1）在非极性的烃类溶剂中(不加“溶剂”的单体自身或苯等)，丁二烯极易聚合，而苯乙烯很难共聚。所以在共聚反应初期．几乎全是丁二烯在聚合，当丁二烯消耗殆尽时，苯乙烯才开始聚合，这种情况下得到的共聚物显然是嵌段型共聚物。（2）在极性溶剂(乙醚及三乙胺)中，苯乙烯的活性有所提高，r1、r2值与自由基共聚合时的相近(自由基共聚时相应的r1＝1.35，r2＝0.38)。（3）在极性的四氢呋喃中，因这种溶剂具有很强的溶剂化能力，使苯乙烯的活性远大于丁二烯；共聚时苯乙烯反而先行聚合。应用：（1）抗湿滑性能好，对路面的抓着力大，具有一定的耐磨性。主要用于轮胎工业，也用于胶管、胶带、胶鞋等橡胶制品。（2）高苯乙烯丁苯橡胶适于制造高硬度、质轻制品，如硬质泡沫鞋底、硬质胶管、棒球、铺地材料。苯乙烯－马来酸酐共聚物（SMA）

最简单形式的透明的苯乙烯-马来酸酐共聚物(S-MA)是通过苯乙烯单体与少量的马来酸酐单体反应制得的。马来酸酐单体无规地接到PS主链上，增加了玻璃化转变和热变形温度。一般苯乙烯-马来酸酐共聚物产品的热变形温度都超过260°F。在注塑成型时，即使温度超过550°F时，这种聚合物的性能仍然相当稳定。应用：由苯乙烯和顺丁烯二酸酐（简称顺酐）组成的共聚合物可分为两大类：一类是高顺酐含量（25-50%）、低分子量（0.1-10万）的衍生物（A-SMA），广泛用于精细化工产品中，如充当悬浮分散剂、颜料分散剂、乳化剂、纸张施胶剂、印刷油墨连接剂、粘结剂、增稠剂、感光剂、皮革复鞣剂、织物整理助染剂和石油降粘降凝剂等。另一类是低顺酐含量（5-25%）、高分子量（10-20万）的特聚物（R-SMA），用作热塑性塑料．经注塑或挤塑成型为制品。

二氧化硫不能发生均聚反应，但可与苯乙烯、丙烯、α-丁烯、丁二烯、二甲基二烯丙基氯化铵、对-烯丁基吡啶盐酸盐等单体经自由基聚合反应合成1：1交替共聚物。

二甲基二烯丙基氯化铵生成的交替共聚物为聚电解质，工业上用作废水处理用絮凝剂。（二）交替共聚物（r1=r2=0）（三）接枝共聚物

接枝共聚是高分子化学改性的主要方法之一。所谓接枝共聚是指在大分子链上通过化学键结合适当的支链或功能性侧基的反应，所形成的产物称作接枝共聚物。接枝共聚物的性能取决于主链和支链的组成、结构、长度以及支链数。通过共聚，可以将两种性质不同的聚合物接在一起，形成性能特殊的接枝物。例如具有酸性和碱性的共聚物、亲水和亲油共聚物、两互不相容聚合物共聚等等。聚合物的接枝改性，已经成为扩大聚合物应用领域、改善高分子材料性能的一种简单而又有效的方法。

接枝共聚反应首先要形成活性接枝点，然后在接枝点上开始进行共聚。（1）支链（侧基）形成自由基自由基与聚合物支链上的乙烯基作用引发、增长生成接枝共聚物。（2）与主链上的功能基团反应自由基与主链上的双键作用（3）链转移反应自由基与烯丙基位置上的H原子发生链转移反应生成含有双键的接枝共聚物1、主链上选择性的产生引发点；2、将预先合成的聚合物链接枝到聚合物主链上；3、将单体接枝到聚合物主链以生成“梳形”接枝共聚物等。

接枝共聚反应的产物缺点：含有单体生成的均聚物，未反应的原有聚合物，以及不同结构的接枝共聚物，还可能含有凝胶物。为克服以上缺点，发展了几种合成方法：1.主链上选择性的产生引发点

如果乙烯基单体向沿主链含有羟基的聚合物接枝，如纤维素及其衍生物、淀粉、聚乙烯醇等接枝，则可用金属离子如Co3+、Ce4+、Mn3+、V5＋和Fe3+等氧化羟基使之产生自由基从而进行接枝，例如：2.将预先合成的聚合物与被接枝的聚合物主链进行偶合反应以生成一定结构的接枝共聚物。此方法是在聚合物主链上引进适当的反应活性基团，再与用于接枝的聚合物活性端基反应而得接枝共聚物，此法适合于阴离子聚合反应产物。3.单体与与聚合物合成梳形接枝共聚物。接枝共聚举例：改性絮凝剂：淀粉：淀粉、壳聚糖、纤维素、木质素等都可以用此法改性。ABS树脂(AcrylonitrileButadieneStyrene)

丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的三种成分组成的一类耐冲击性热塑性树脂的总称，是用途极为广泛的一种工程塑料。ABS树脂兼具三种组分的共同性能，成为具有“坚韧、质硬、刚性”的材料。丙烯腈能使聚合物耐化学腐蚀，且有一定的表面强度；丁二烯使聚合物呈现橡胶状韧性；苯乙烯使聚合物呈现热塑性塑料的加工特性，即较好的流动性。

ABS树脂较PS具有耐热、抗冲击强度高、表面硬度高、尺寸稳定、耐化学药品性及电性能良好等特点。ABS树脂是—个两相体系，连续相为丙烯腈和苯乙烯的共聚物AS树脂，分散相为接枝橡胶。由于ABS具有多元组成，因而它综合了多方面的优点。控制A、B、S的比例可以调节其性能，以适应各种应用的需要。如可用于航空、汽车、机械制造、电气、仪表以及作输油管等。目前生产的ABS树脂中单体含量一般为：丙烯腈20~40%，丁二烯10~30%，苯乙烯30~60%。AS组分：良好加工流动性，表面光泽度；优异的耐有机溶剂性以及易于着色，提高耐热性、耐化学性和加工性能，但抗冲击韧性下降。橡胶相PB组分：提高弹性和抗冲击性，但耐热性、刚性不足。ABS树脂综合了各组分的优点。

橡胶粒子能提高脆性塑料的韧性，是因为橡胶粒子分散在基体中，形变时成为应力集中体，引发大量银纹（应力发白），吸收大量变形能，使材料韧性提高。橡胶粒子引发银纹示意图ABS中两相结构示意图其中白粒子为橡胶相应力作用下橡胶粒子变形，造成应力集中，引发银纹ABS中橡胶粒子引发银纹的电镜照片，其中黑粒子为橡胶相ABS是树脂相（AS）、橡胶相（PS）的两相不均匀聚合物。树脂相的组成、橡胶相的组成及比例、橡胶与树脂界面的相容性以及接枝率等因素都会影响树脂的性能。2接枝型生产工艺1共混型本体法乳液法两种聚合方法结合1、机械共混法

机械共混法生产ABS在国外称B型树脂，通常采用低温乳液共聚方法制备丙烯腈含量约20％(质量百分数)的丁腈白胶乳，之后制备丙烯睛含量为20％-30％AS树脂乳液，然后采用适当比例将两种乳液共混、凝聚、分离、水洗、过滤、干燥和挤出造粒，即可制得ABS树脂。也可采用上述丁腈胶乳和AS树脂乳液凝聚分离出丁腈胶和AS树脂，然后加必要的配合剂，在混炼机上熔融混炼制取ABS树脂。机械共混法ABS树脂所用橡胶除丁腈胶外，还可采用丁苯胶、顺丁胶、异戊二烯胶以及上述胶之混合胶，混合胶制得的ABS树脂比单一胶种具有更好的综合性能。乳液悬浮法制备ABS树脂分两个阶段进行：第一阶段：乳液聚合第二阶段：悬浮聚合2、乳液接枝共聚－悬浮法聚合第一阶段：乳液聚合它主要是解决橡胶的接枝和橡胶粒径的增大。ABS树脂中分散相橡胶粒径的大小必须在一定范围内（一般认为0.2～0.3μm）才有良好的增韧效果，以乳液法制备的乳胶，其粒径通常只有0.04μm左右，在ABS树脂中不能满足增韧的要求，故必须进行粒径扩大。粒径扩大的方法很多，在此采用最简单的溶剂扩大法，即靠反应单体本身作溶剂使其渗透到橡胶粒子中去。此法亦有利于提高橡胶的接枝率。

橡胶接枝的作用有两点：一是增加连续相与分散相的亲合力；二是给橡胶粒子接上一个保护层，以避免橡胶粒子间的并合。接技橡胶制备的成功与否，是决定ABS树脂性能好坏的关键。此阶段的反应如下：此外，还有游离的St-AN共聚物和少量末接枝的游离橡胶。第二阶段：悬浮聚合作用有两点：1.进一步完成连续相St-AN树脂的制备；2.在体系中加盐破乳并在分散剂的存在下使其转为悬浮聚合。

ABS性能ABS树脂集合了三者单体的优良性质，即：

苯乙烯的光泽、电性能、成型性；

丙烯腈的耐热性、刚性、耐油性；

丁二烯的耐冲击性。所以它拥有以下的优点：2.电性能、耐化学药品性、耐油性好、易电镀

丙烯腈

3.加工适应性好，注射成型、挤出成型、模压成型等所有的加工方法都可以，而且尺寸稳定性好，耐碱性，耐应力开裂性也好苯乙烯1.有优越的耐冲击强度，特别是在低温有无与伦比的冲击强度，而且热变形温度高丁二烯用途：1．壳体材料

广泛用于制造电话机、移动电话、复印机、传真机、玩具及厨房用品等的壳体。2．汽车配件

具体品种有方向盘、仪表盘、风扇叶片、挡泥板、手柄及扶手等。3．机械配件

ABS可用于制造齿轮、泵叶轮、轴承、把手、管材、管件、蓄电池槽及电动工具壳等。

聚苯乙烯是一类应用非常广泛的通用型塑料，但由于聚苯乙烯的脆性大、耐热性低等缺陷，也限制了其应用范围。为改善这些缺陷，研制出了高抗冲聚苯乙烯。高抗冲聚苯乙烯的组成为聚苯乙烯和橡胶。高抗冲聚苯乙烯主要用作电器仪表外壳、汽车用塑料部件、医疗用器具、玩具等。高抗冲聚苯乙烯

一般的高抗冲聚苯乙烯是聚丁二烯改性聚苯乙烯。苯乙烯本体聚合时加有适量合成橡胶使聚合后生成橡胶微域分散于刚性的聚苯乙烯基体的物料体系，得到的高抗冲性能聚苯乙烯模量与抗冲性能，远高于用橡胶与聚苯乙烯共混得到的产品，原因是一部分橡胶分子产生与聚苯乙烯接枝聚合反应，增加了橡胶相的有效体积。因而橡胶增强的效果明显，不仅提高了抗冲性能，并且改进了伸长率、延长性、抗环境应力破裂性能。高抗冲聚苯乙烯的微域相分离结构的形成过程：橡胶溶解在苯乙烯单体中，是个均相的透明橡胶溶液。当聚合发生以后，在苯乙烯均聚的同时，在橡胶链双键的α-位置上还进行接枝聚合，形成顺丁橡胶与苯乙烯的接枝共聚物。当苯乙烯的转化率超过1％～2％时，由于高聚物的不相容性，聚苯乙烯则从橡胶溶液中析出，因而肉眼可以看到体系由透明变得微浑。此时聚苯乙烯的量少，是分散相，它分散在橡胶相之中。继续聚合，随着苯乙烯的转化率不断增大，聚苯乙烯溶液由原来的分散相转变成连续相，而橡胶溶液由原来的连续相转变为分散相。随着聚合的进行，橡胶粒子逐渐变小，形态也逐渐完好。（四）嵌段共聚物

根据分子链上长链段数目和排列方式，嵌段共聚物可分为三种链段序列基本结构形式：Am—Bn

两嵌段聚合物Am—Bn—Am或Am—Bn—Cn

三嵌段聚合物—Am—Bn—多嵌段聚合物放射状嵌段共聚物（不常见）（）n重要的嵌段共聚物及其应用应用：热塑性橡胶、热塑性树脂；粘合剂；密封材料；共混聚合物、涂料、纤维和填料表面的改性剂；渗透膜材料；生物医学材料；表面活性剂。1.填料与纤维表面改性处理增强界面粘接力：聚异戊二烯(A)／聚苯乙烯顺丁烯二酸酐交替共聚物(B)的嵌段共聚物处理的碳纤维制成环氧增强塑料。橡胶链段(A)在碳纤维表面形成连续相或结合成胶束结构，链段(B)锚结于树脂相(C)中，从而提高了柔韧性和抗冲强度，提高了抗压性。抗静电作用：聚酰胺－聚乙二醇嵌段共聚物用于尼龙纤维的表面抗静电剂。2.热塑性弹性体聚氨酯：聚酯或聚醚为软段，异氰酸酯和小分子二醇聚合物为硬段。SBS：苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。在常温下显示橡胶的弹性，高温下又能够塑化成型的材料。

硬链段与软链段保持不相容状态，形成独立的微相域（约束相）起物理交联作用，升高温度后这些相域解体，在热塑性塑料加工条件下呈流动状态。Ⅰ.SBS的结构：√√Ⅱ.SBS的聚集态结构SBS两相形态的电镜图像，PS＝28～32％SBS物理交联的形态学模型

硬段聚苯乙烯和软段聚丁二烯都有一个最佳长度或分子量范围，一般聚苯乙烯的分子量为10000～30000，丁二烯链链段为50000～100000，随着聚苯乙烯硬段长度增加，物理交联区域变大，橡胶段变短失去弹性变形能力。在总分子量8万左右，弹性体的断裂伸长率由1000％降至3％；与此同时，弹性体的抗张强度和硬度却随聚苯乙烯嵌段链的变长而提高。随软段聚丁二烯嵌段链分子量的提高，SBS拉伸比率增大。但是若热塑性弹性体SBS的软段过长，硬段过短，则会失去硬段物理交联区域的功能。Ⅲ.分子量采用单官能团引发剂的三步加料法R-LiyBxS(sss…)x-1S-(SSS…)x(BBB…)y-1B-

xS(SSS…)x(BBB…)y(SSS…)x合成工艺采用单官能团引发剂的三步加料法计量槽计量槽滴定槽聚合釜强化混合器中间贮槽引发剂制备槽稳定剂制备槽后处理SBS的应用：1.SBS可以制成各种模塑制品，如胶鞋、薄板、运动用品及弹性包箱等。2.用SBS改性塑料，可以改进塑料的耐寒性、冲击韧性、弯曲性和撕裂性等。同时提高其伸长率，并在某些场合下降低其成本。通过添加少量的SBS与聚苯乙烯物理共混，可以大大改进其抗冲击性能；将SBS与聚丙烯共混改性，在改善产物的抗冲击性能的同时，其低温性能大大提高；而用SBS与聚氯乙烯共混则可以得到耐寒人造革。3.SBS制作粘合剂，通过加入不同的添加剂可制得各种类型胶粘剂。二、功能化对高分子材料的功能化可以通过在端基或侧基引入官能团改性絮凝剂：淀粉：聚天冬氨酸阻垢剂：

聚天冬氨酸具有无毒、无害、可降解、阻垢率高等优点成为环境友好型阻垢剂研究的热点。但由于官能团单一，综合阻垢性能较差。可以通过天冬氨酸与含其他官能团的氨基酸（如含羟基的丝氨酸、含氨基的赖氨酸等）共聚，提高其综合阻垢性能。聚天冬氨酸改性三、交联反应

高分子材料在热、光、辐射或交联剂的作用下，线型或支链型高分子链间连接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：分子链间通过物理力（如氢键）相结合。化学交联：分子链间通过化学键（共价键）相结合。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：由化学元素或物理元素引起的橡胶交联的统称。步骤：引发：形成锍离子转移：锍离子夺取烯烃中的氢原子，形成碳正离子交联：碳正离子与硫反应，再与双键加成，产生交联过氧化物交联步骤：过氧化物受热分解产生自由基自由基攻击大分子链偶合交联缩聚反应

由3或3以上官能度的单体聚合而成的大分子。

交联聚合物力学性能良好，在溶剂中可溶胀，但不能溶解。线型聚合物经适度交联后，其力学强度、弹性、尺寸稳定性、耐溶剂性等均有改善。交联常被用于聚合物的改性。应用：轮胎、吸水性树脂等。互穿网络聚合物（interpenetratingpolymernetworks,IPN）

两种交联结构的聚合物相互紧密结合，但两者之间不存在化学键的聚合物体系。互穿网络聚合物(IPN)理想结构1.分步IPN合成工艺TDI/OH>1蓖麻油交联PUSt0.4％二苯乙醇酮＋交联剂IPN蓖麻油/聚苯乙烯2.同步IPN聚氨酯预聚体＋1，4-BD（TMP）MMA+TMPTMA+BPO3.半IPNIPN的性能形态结构：有一定程度的分相，与两种聚合物的化学相容性、界面张力、交联密度、聚合模式等有关。热力学性能：由于产生相分离之前形成了交联结构，所以两种聚合物的相容性增加。不相容产生相分离，有两个Tg。密度：互穿网络结构使结构更为紧密，密度增高。力学性能：IPN的应用2.橡胶与塑料改性1.消噪音减震用阻尼材料互穿聚合物网络具有高的阻尼特性，作为阻尼材料广泛使用。3.涂料四、共混改性

化学结构不同的均聚物或共聚物的物理混合物叫做共混聚合物(Polymerblend)，又叫做聚合物合金。

在众多的改性方法中，共混改性是最简单的也是最直接的方法。他可以在各种加工设备中完成，通过共混改性可以使高分子材料得到比较好的性能上的提升，并且是现在应用最广的改性方法之一。共混改性的成本要低于化学改性。高分子共混改性的目的和作用有：1.可以从各高分子组分的性能中取长补短，获得更优越的性能的材料。2.还可以改善其高分子的加工性能。3.或者还可以制备新型的高分子材料，聚烯烃与壳聚糖共混可以获得抗菌功能的材料。4.还可以使一些材料原本比较贵，通过改性在不降低其原有的材料性能上可以使材料的成本更低。聚合物组分子间的作用力共混聚合物与接枝共聚物或嵌段共聚物之间的区别：共混聚合物：分子间力相结合（范德华力、偶极力、氢键、或主链相互缠绕）。接枝共聚物或嵌段共聚物：共价共混聚合物的类型共混橡胶：两种弹性体组成共混塑料：两种热塑性塑料组成增韧塑料：用弹性体作为分散相填充塑料聚合物填充橡胶：塑料作为分散相填充橡胶无机填料填充：功能性无机填料填充到聚合物中类型：

既可以是高分子材料之间的共混，也可以是无机填料填充到高分子材料中进行共混。共混橡胶大约75％的橡胶制品使用的是共混物，主要是天然橡胶-丁苯橡胶共混物或顺丁橡胶-丁苯橡胶的共混物。作用：降低汽车轮胎的磨耗。共混塑料：形成均相体系的条件:1)化学结构相似的聚合物，例如聚苯乙烯—聚邻氯苯乙烯；2)由低聚物组成的体系，例如聚氧乙烯低聚物—聚氧丙烯低聚物。3)两种不混溶的缩聚物由于熔融混合过程中可能发生交换反应而形成共聚物，因而形成均相体系。增韧塑料：

塑料基体中添加部分橡胶后，橡胶作为应力集中体能诱发塑料基体产生银纹或剪切带，使基体屈服，吸收大量能量，达到增韧效果。同时伴随产生一些问题：增韧同时材料强度下降，刚性变弱，热变形温度跌落及加工流动性变劣等。使塑料的增韧、增强改性成为一对不可兼得的矛盾。无机填料填充：将具有特殊功能性的无机填料（如颜料、消电荷剂、增塑剂）填充到聚合物中，改变或使高分子材料具有某种性能。1.熔融混合：2.溶液浇铸3.胶乳混合后共同凝聚原料：工业上用于共混聚合物生产的高聚物都是线型高聚物。共混聚合物的制备方法1.熔融混合：

熔融混合是将两种聚合物加热到熔融状态使它们在强力作用下进行混合的方法，可在捏和机或螺杆挤出机中进行。近来多采用双螺杆挤出机。PP/UHMWPE

将超高分子量聚乙烯掺入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。不相混溶的聚合物，通过加入增溶剂改善相容性。2.溶液浇铸混合法两种聚合物的溶液进行混合，烧铸成型脱除溶剂后得到共混合物薄膜，适用于数量少或不适于加热熔融的聚合物的共混。3.胶乳混合法是分别合成两种聚合物胶乳，然后再经凝聚、分离、干燥而得到共混聚合物。与熔融混合法比较，此法在较低温度和低剪切场下进行。凝聚后胶乳颗粒可以良好的混合。聚合物/无机物复合材料现在应用较多的填充材料有碳酸盐类材料、硅酸盐类材料、炭黑、石墨粉、金属粉、木粉等等。五、填充\复合改性

在聚合物基体中添加与基体在组成和结构上不同的固体添加物，赋予聚合物制品一定性能或降低成本，在牺牲或尽量不牺牲某些性能的同时，使人们所希望的另一些方面的性能得到明显提高。填充材料的种类很多，有无机的也有有机的，但大多数填充材料为无机的，之所以大多数为无机是由于有机高分子材料与无机物在性能上可以得到比较好的互补，并且也可以降低成本，还能提升其性能。聚合物/无机物纳米复合材料纳米材料是二十世纪后期崛起的一类具有划时代意义的新材料。聚合物/无机物纳米复合材料的主要特征是复合体系的一个组分至少有一维以纳米尺寸（≤100nm）均匀分散在另一组分的基体中。聚合物/无机物纳米复合材料的性能（包括力学性能、阻燃性能、热性能、电性能、生物性能等）比相应的宏观或微米级复合材料有非常显著的提高，甚至表现出全新的性能。聚合物/无机物纳米复合材料可分为3类：（1）聚合物/粒状无机物纳米复合材料：纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、纳米二氧化钛等。（2）聚合物/层状无机物纳米复合材料：层状硅酸盐（蒙脱土、高岭土等）、层状石墨等。（3）聚合物/无机纳米管纳米复合材料：

碳纳米管，埃洛石。NR/nanoSiO2(nanogranules)NR/Motmorillonite(nanolayers)SBR/halloysite(nanotubes)纤维增强树脂复合材料纤维材料的填充主要是用来提高聚合物的强度、模量和硬度。其中纤维材料中玻璃纤维和碳纤维应用比较多，此外还有有机聚合物纤维、硼纤维、石棉纤维、陶瓷纤维、金属纤维、植物纤维。（1）玻璃纤维增强树脂复合材料（玻璃钢）（2）高性能（先进）复合材料

高性能纤维（碳纤维、芳纶纤维、高模量聚乙烯纤维等、氧化铝纤维、碳化硅纤维、氮化硅纤维、硼纤维等）

高性能树脂（特种环氧树脂、聚酰亚胺、双马来酰亚胺、氰酸酯树脂、特种热塑性树脂如PEEK、PSF等）五、高分子材料表面改性

对于通常所使用的大部分高分子材料而言，由于其表面能低、化学惰性、表面污染及存在弱边界层等原因使之常常呈现出表面惰性和憎水性。这就导致高分子材料在使用过程中，存在其表面难以润湿和黏合等问题，因此必须对高分子材料表面进行处理，以提高其表面能，改善其润湿和黏合性等。高分子材料的表面改性方法有物理改性和化学改性。表面改性的特点：一是高分子材料的表面层（厚度约为10nm-100μm）发生物理或化学变化；二是高分子材料的整体性质不受影响。因此表面改性对改善现有高分子材料的性质，拓宽其应用领域有特别的意义。物理改性1、电晕放电处理

电晕放电处理（又称电火花处理）是将2～100千伏、2～10千赫的高频高压施加于放电电极上，以产生大量的等离子气体及臭氧，其与高分子材料表面分子直接或间接作用，使高分子材料表面分子链上产生羰基和含氮基团等极性基团，表面张力明显提高，而强烈的离子冲击会使高分子材料表面粗化、去油污、水气和尘垢等。这些作用协同的结果导致高分子材料表面的黏附性明显改善，实现高分子材料表面预处理的目的。2、火焰处理与热处理所谓火焰处理就是采用一定配比的混合气体，在特别的灯头上烧，使其火焰与高分子材料表面直接接触的一种表面处理方法。火焰中含有处于激发态的O、NO、OH和NH等，这些基团能从高分子材料表面把氢抽取出来，随后按自由基机理进行表面氧化，形成很薄的氧化层，使高分子材料表面产生羟基、羰基、羧基等含氧基团和不饱和双键，甚至发生断链反应，消除弱的边界层，使材料的润湿性和黏接性改善。3、离子注入

离子注入就是将工件放在离子注入机的真空靶室中，在几十至几百千伏的电压下，把所需元素离子注入到工件表面，形成一层在组织和结构上都不同于底材的注入层，从而改善材料性能。

离子注入对高分子材料的改性，是通过离子注入使材料的结晶、组分以及分子空间位置的变化来实现的，是一种采用物理方法来达到化学目的的手段。

它可以进行任意元素的掺杂，且注入离子的能量和剂量也可以任意选择，不受化学方法中某些条件的限制。因此，能迅速改变材料的组分和结构，导致材料的化学和物理性能的改变。

通过离子注入高分子材料，不仅能提高材料表面机械性能，而且可以改善高分子材料的导电性能、光学特性和磁学性能等。4、等离子体改性

等离子体中的活性粒子具有的能量一般都接近或超过碳-碳或其他含碳键的键能，因此等离子体完全有足够的能量引起聚合物内的各种化学健发生断裂或重新组合。等离子体改性可以引起材料表面形成网状交联结构（改善力学性能、表面性能）、引入极性基团（改善对水的润湿性、增强与其他材料的粘结强度）、表面刻蚀（表面粗糙、提高黏结性）等。化学改性1、难黏高分子材料的化学改性聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等聚烯烃和聚四氟乙烯(PTFE)类含氟高分子材料，若不经特殊的表面处理，是很难用普通胶黏剂黏接的，这类材料通常称为难黏高分子材料或难黏塑料。高分子材料表面难黏的原因有：表面能低，黏合剂不能充分润湿基材，从而不能很好黏附在基材上；结晶度高，化学稳定性好，胶粘剂很难与高分子材料分子链互相扩散或缠结，不能形成较强的黏附力；非极性高分子，胶黏剂吸附在材料表面是由较弱的范德华力所引起的，因而