[高等教育]第五章聚合物共混與復(fù)合材料(已修改)
2025-01-31 18:59 本頁(yè)面
【正文】 第五章 聚合物共混 高分子新材料的研發(fā)途徑： （ 1）合成新的高分子材料（早期的主要手段） （ 2）優(yōu)化現(xiàn)有的高分子材料（即高分子材料的改性） 共混 —— 聚合物 聚合物體系 復(fù)合 —— 聚合物 無(wú)機(jī)物 體系 改性的手段 —— 共混和復(fù)合 根據(jù)高分子材料的結(jié)構(gòu) 形態(tài) 加工 性能之間的關(guān)系，綜合運(yùn)用各種化學(xué)或物理方法，設(shè)計(jì)和控制多相和多組分的高分子共混材料和復(fù)合材料。 概述 高分子材料開(kāi)發(fā)早期，主要精力放在新型聚合物品種的研發(fā)上； 迄今，聚合物品種達(dá)幾千種，但最多只有 1％具有應(yīng)用價(jià)值； 在已有的聚合物品種基礎(chǔ)之上，采用簡(jiǎn)單的工藝過(guò)程，制備出共混高聚物，顯示出了特有的優(yōu)越性。 如 ABS 樹(shù)脂 (丙烯腈 苯乙烯 丁二烯共聚物 , Acrylonitrile Butadiene Styrene的 )是一種強(qiáng)度高、韌性好、易于加工成型的熱塑型高分子材料： C H 2 C HC H 2 C H C H 2 C H = C H C H 2x y zC N? 概念： 聚合物共混物 是指兩種或兩種以上聚合物通過(guò)物理的或化學(xué)的方法共同混合而形成的宏觀上均勻、連續(xù)的固體高分子材料。 ? 歷史： 1846年， Hancock（天然橡膠 +古塔波膠 → 雨衣；提出兩種聚合物混合以改進(jìn)制品性能的思想）。 單一組分聚合物的性能缺陷 ① 應(yīng)力開(kāi)裂現(xiàn)象嚴(yán)重，從而導(dǎo)致材料的可靠性大大下降。 ② 缺口敏感性大，制品稍受損傷，強(qiáng)度急劇下降。 ③ 熔體粘度大，加工溫度高，成形性不好。 ④ 某方面的性能不能滿足使用要求。 ⑤ 成本高 高分子材料共混改性的目的 （ 1） 改善高分子材料的某些物理機(jī)械性能 ① 改善韌性 （ 提高抗沖擊性 ） ② 改善耐熱性 ③ 提高尺寸穩(wěn)定性 ④ 提高耐磨性 ⑤ 改善耐化學(xué)藥品性 （ 耐溶劑性 ） ⑥ 其它物理機(jī)械性能 ， 如氣密性 、 耐候性 、 阻燃性 、 阻尼性 、 粘結(jié)性 、 抗靜電性 、 生物相容性等 。 （ 2） 改善高分子材料的加工性能 ① 改善高分子材料的熔體流動(dòng)性 ， 即通過(guò)共混改變聚合物的熔體粘度 。 ② 控制結(jié)晶聚合物 的結(jié)晶行為 。 （ 3） 降低成本 在保證材料使用性能的前提下 ， 填充價(jià)格低的組分來(lái)降低材料的成本 。 （ 4） 賦予高分子材料某些特殊性能 某些應(yīng)用場(chǎng)合需要高分子材料具有某些特殊性能 ， 如阻燃性 、 導(dǎo)電性 、 阻尼性等 ， 可以通過(guò)添加具有相應(yīng)特性的組分使材料具有該特性 。 聚合物共混物及其制備方法 高分子合金：一般是指塑料與塑料的共混物以及在塑料中摻混橡膠的共混物。 共混與共聚相比，工藝簡(jiǎn)單，但共混時(shí)存在相容性問(wèn)題，若兩種聚合物共混時(shí)相容性差，混合程度（相互的分散程度）很差，易出現(xiàn)宏觀的相分離，達(dá)不到共混的目的，無(wú)實(shí)用價(jià)值。 通過(guò)加入相容劑（增容劑）來(lái)提高聚合物共混的相容性。 物理共混： 機(jī)械共混 溶液共混 乳液共混 化學(xué)共混： 接枝共聚 (ABS、 HIPS） 嵌段共聚（ SBS，苯乙烯 丁二烯 苯乙烯 ） IPN法 物理共混法 定義：將各高分子組份在混合設(shè)備如高速混合機(jī) ， 雙輥混煉機(jī) ，擠出機(jī)中均勻混合 。 大多數(shù)高聚物的共混物均可用物理共混法制備 ， 在混合及混煉過(guò)程中通常僅有物理變化 。 但有時(shí)由于強(qiáng)烈的機(jī)械剪切作用及熱效應(yīng)使一部分高聚物發(fā)生降解 ， 產(chǎn)生大分子自由基 ， 繼而形成少量接枝或嵌斷共聚物 ， 但這類反應(yīng)不應(yīng)成為主體 。 以物理形態(tài)分類，物理共混法包括 粉料（干粉）共混、熔體共混、溶液共混及乳液共混 四類。 高分子共混物的制備方法 ⑴ 干粉共混法 將兩種或兩種以上品種不同的細(xì)粉狀高聚物在各種通用的塑料混合設(shè)備中加以混合 ， 形成均勻分散的粉狀高聚物的方法 ，稱為干粉共混法 ， 用此種方法進(jìn)行高聚物共混時(shí) ， 也可同時(shí)加入必要的各種塑料助劑 。 經(jīng)干粉混合所得高聚物共混料 ， 在某些情況下可直接用于壓制 、 壓延 、 注射或擠出成型 ， 或經(jīng)擠出造粒后再用于成型 。 優(yōu)點(diǎn)： 設(shè)備簡(jiǎn)單、操作容易。 缺點(diǎn)： 所用高聚物主要為粉狀，若原料顆粒大，則需粉碎，干粉混合時(shí)，高聚物料溫低于粘液溫度，物料不易流動(dòng)，混合分散效果較差，一般情況下，不宜單獨(dú)使用此法。 ⑵ 熔體共混法 熔體共混也叫熔融共混 ， 此法可將共混所用高聚物組分在它們的粘流溫度以上用混煉設(shè)
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