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1、第一章 1高分子材料科学发展的趋势是高分子材料科学发展的趋势是：高性能化、高 功能化、复合化、精细化和智能化。 2高性能化高性能化：单一高分子材料的高性能化和通过 改性技术高性能 化。对现有品种的改性是今后提高性能、发展新材 料的最主要途径。 3高功能化高功能化：从深度和广度上进行研究。 4复合材料复合材料：将金属、有机高分子、无机非金属 等具有不同结构和不同性能的材料，经特殊工艺复 合成一体，利用优势互补和优势叠加而制得的综合 性能优异的新型材料。材料的复合化代表了材料改 性的发展方向。其中应用最多的是聚合物基高性能 复合材料。 5精细化精细化：随着对制品性能的苛刻性和综合性要 求的不断提高
2、，要求所用的原材料及采用的加工工 艺技术进一步向高纯化、超净化、精细化、连续化 方向发展。 6材料的智能化材料的智能化：智能材料是指本身带有生物所 具有的高级功能的新材料。智能高分子材料属于智 能材料的范畴。由于高分子材料与具有传感、处理 和执行功能的生物体有着极其相似的化学结构，因 此比较适合制造智能材料。 7.聚合物改性的方法聚合物改性的方法：共混改性（聚合物合金） 、填 充和增强改性（高分子复合材料） 8聚合物共混（合金）的含义聚合物共混（合金）的含义：本意是指两种或 两种以上聚合物经混合制成宏观均匀的材料的过程。 广义的共混包括物理共混、化学共混。 9.聚合物共混物聚合物共混物：是指两
3、种或两种以上聚合物，通 过物理或化学的方法共同混合而形成的宏观上均匀、 连续的高分子材料。 10聚合物共混物的类型聚合物共混物的类型：（1）以改性剂的主要）以改性剂的主要 用途进行分类用途进行分类：塑料/塑料共混物 （PC/ABS，PVC/ABS，PA/LDPE） ；塑料/弹性体 共混物（PP/EPDM，PET/SEBS，HDPE/BR） （2） 以共混组分间有无化学键连接进行分类以共混组分间有无化学键连接进行分类：物理共混 物，互穿网络结构（IPN）共混物、化学共混物 （共聚共混物）（3）按参与共混的聚合物组分数进）按参与共混的聚合物组分数进 行分类行分类：二元、三元及多元共混体系（4）按基
4、体）按基体 树脂的名称划分树脂的名称划分：聚烯烃类、聚酰胺类共混物等 （5）按基体树脂的特性分类：）按基体树脂的特性分类：工程或功能聚合物 共混物等（6）按共混物性能特征分类）按共混物性能特征分类：耐高温、 耐低温及增韧聚合物共混物。 11开发聚合物共混物的步骤开发聚合物共混物的步骤：（1）选择共混物 的组分（2）选择性能补偿的改性剂（3）选择相容 性、配制和加工方法 12聚合物共混物的制备方法聚合物共混物的制备方法：（1）物理共混法 （机械共混法）：干粉共混法、熔体共混法、溶液 共混法、乳液共混法(2)化学方法（共聚共混法）： 接枝共聚共混法、嵌段共聚共混法（3）互穿 网络聚合物（IPN）法
5、 13.聚合物共混物的配制技术聚合物共混物的配制技术：（1）单纯共混技术）单纯共混技术 （2）界面粘接技术（）界面粘接技术（3） 接枝反应技术：接枝反应技术：接枝反 应是指生成接枝共聚物的共聚反应。这种共聚物是 由两种不同的聚合链以化学键连接而成的，并具有 两种聚合物的综合性能。（4）多层乳液聚合技术：）多层乳液聚合技术： 乳液聚合法对制造微细聚合物粒子是非常有效的， 借助聚合条件的调节，就能制造出内层和外层组成 不同的多层粒子。（5）增容剂技术：）增容剂技术：为使不溶混共 混物获得满意的整体物理-力学性能，则必须界面 张力低和相间黏附力大。（6）互穿聚合物网络）互穿聚合物网络 (IPN)技术
6、：技术：由两种或多种各自交联和互相穿透的 聚合物网络组成的聚合物共混物，称为互穿聚合物 网络体系 (IPN)。体系的特点在于含有能起到“强迫 相容”作用的互穿网络，不同聚合物相互缠结形成 一个整体，不能解脱。由于两种聚合物网络之间相 互贯穿，相界面较大。 （7）动态硫化技术：）动态硫化技术：应用这 种方法，在硫化剂存在下，将 PP 和 EPDM 在高温 下进行混炼，EPDM 在微细分散的同时，也进行交 联反应。另外，动态硫化的场合，在橡胶成分和塑 料成分的界面上，生成两者接枝物的同时，还可生 成 IPN 结构。（8）反应性共混技术）反应性共混技术：反应性共混技 术是指在共混过程中，为使不相容共
7、混物组分之间 发生适当的化学反应，就地生成增容剂，并控制分 散相形态，制取各种高性能的共混物和合金材料。 （9）分子复合技术）分子复合技术：所谓分子复合是指刚性聚合 物链式微纤分散在柔性聚合物基体中所形成的高强 度和弹性模量的材料。分子复合技术将是制备高性 能聚合物共混物的有力手段。（10）原位复合技术）原位复合技术： 所谓原位复合是指用聚合物热致液晶作增强剂与热 塑性聚合物基体共混以制备共混物。 14.聚合物改性的目的聚合物改性的目的：通过改性使材料的性能大幅 度提高，或者赋予新的功能，进一步拓宽了高分子 材料的应用领域。大大提高了高分子材料的工业应 用价值。其目的和效果体现在以下几个方面：
8、实现 聚合物材料之间的性能互补，提高聚合物的使用性 能；改善聚合物的加工工艺性能；赋予改性的高分 子材料某些高新的性能和功能；降低成本。 15聚合物改性的发展趋势聚合物改性的发展趋势：改性聚合物的种改性聚合物的种 类：类：（1）以聚烯烃为主的通用塑料工程化研究 （2）以 PA、POM、聚酯等工程塑料的改性研究。 改性基础理论的研究：改性基础理论的研究：（1）相容性及相界面的 研究（2）形态结构的设计（3）各种增韧机理的研 究（4）新型增容剂的研制（5）原位复合及分子复 合（6）高分子纳米复合材料 16.相容性：相容性：共混物各组分彼此相互容纳，获得比较 均匀和稳定的形态结构，形成宏观均匀材料的
9、能力。 溶混性溶混性：可形成均相体系的共混物，代表热力学相 互溶解。互溶性互溶性：溶解性，达到分子程度混合的共 混物。 17共混物的组成及共混比表示方法共混物的组成及共混比表示方法：（1）聚合）聚合 物共混物的组成情况：物共混物的组成情况：二元聚合物共混物: A/B(X/Y)，例： PVC/CPE (85/15)。多元聚合物共 混物的表示方法类推。当共混组分中有共聚物， 且有必要标明时： A/B = m:n (X/Y)，例：PVC/苯 乙烯-丙烯腈 = 75：25（95/5）表示在苯乙烯-丙烯 腈共聚物链节中含有 75%的苯乙烯和 25%的丙烯腈。 （2）聚合物共混组分含量的表示方法）聚合物共
10、混组分含量的表示方法 将多种聚 合物的总量用 100 质量份表示，各种不同组分相应 占多少质量份。PVC 与 TPU 等量共混，可表示为 PVC/TPU=50/50；70 份丁苯橡胶，10 份氯丁胶， 20 份 PVC 三元共混制作胶鞋大底，可表示为 SBR/CR/PVC=70/10/20。 将量多的聚合物的量 定为 100 质量份，其它组分相对于它来讲占多少质 量份。100 份 PVC 与 20 份 CPE 并用，则表示为 PVC/CPE=100/20。 18共混物的均匀性与分散程度共混物的均匀性与分散程度：（1）均匀性：）均匀性： 共混物的均匀性是指被分散物在共混体系中浓度分 布的均一性，
11、或分散相浓度分布的变化大小。如果 分散浓度的变化大，在共混物不同部位取的样，分 散相的含量相差很大，共混物的均匀性差。这种均匀性主要取决于混炼时间，要达到相同的均匀程度，混炼 设备效率高的，则所需混炼时间短些。（2）分散程度：）分散程度：共 混物的分散程度是指被分散的物质破碎程度如何，或者说 分散相在共混体中的破碎程度。用分散相的平均粒径大小 和分布来表示。粒径小，分散程度就高；粒径大，分散的 不好。平均粒径通常采用平均算术直径 dn 和平均表面直 径 dA 表示：dn = （nidi ）/ （ni） ，dA =（nidi 3）/ （nidi2） 。式中， ni 和 di 为分散相的粒径和粒
12、子数。 19共混物的性能与分散相的粒径大小有密切关系共混物的性能与分散相的粒径大小有密切关系，根据 共混材料配方及工艺条件的不同有较大变化。但一般来说， 分散相的粒径在 5m 以下。粒径大小对共混物性能的影 响主要是通过两相界面的作用产生。 20直接影响力学性能的是分散相粒子的球体表面积直接影响力学性能的是分散相粒子的球体表面积，而 不是直径，故平均表面直径能更好的反映出分散程度与力 学性能之间的关系。一般来说，粒径分布曲线不希望有较 大的右侧拖尾。 第第 2 章章 聚合物共混物的形态结构聚合物共混物的形态结构 1. 共混改性塑料的性能除与组分聚合物的化学结构密切共混改性塑料的性能除与组分聚合
13、物的化学结构密切 相关外相关外，更直接的决定因素是共混物的形态结构。 2具有良好性能的聚合物共混物具有良好性能的聚合物共混物，要求它的组分之间物 性差异较大，且能够在一定程度上相容，通过共混机械作 用和相应的共混工艺条件，形成较佳的形态学特征，方可 使每一组分以协调的方式对整个体系提供新的宏观性能， 并仍然可保持其大部分独立特性，即可获得类似“合金”的 优异协同效果。 3共混改性塑料的形态结构包括共混改性塑料的形态结构包括相态结构、结晶形态、 各组分形成的相与相间的过渡区（亦称为界面层、界面区） 结构。 4连续相和间断相连续相和间断相：在共混体系中，具有相同物理性质 和化学性质的任何均匀部分称
14、为相。共混物中，连续而不 间断的相称为连续相；间断而分散在连续相中的组分称为 分散相。 5 5聚合物共混物形态结构的基本特征是聚合物共混物形态结构的基本特征是：一种聚合物组 分（作为分散相）分散于另一种聚合物组分（分散介质或 基体）中，或者两组分构成的两相以相互贯穿的连续相形 式存在。聚合物共混物两相之间一般存在相互浸润的过渡 区，即界面层，它对共混物的性能起着十分重要的作用。 6.聚合物共混物的形态结构主要受聚合物共混物的形态结构主要受聚合物组分之间的相容 性、各组分的配比、粘度、实施共混的方法和工艺条件等 多方面因素的影响。 7非结晶聚合物非结晶聚合物/非结晶聚合物体系非结晶聚合物体系：（
15、1） “海海岛岛”结结 构（单相连续结构）：构（单相连续结构）：根据分散相相畴的形状、大小、内 部的结构以及其形态结构特征可分为以下四种类型： 分散相形状不规则（机械共混法）相畴尺寸： 110m 分散相颗粒较规则，一般为球形（嵌段共聚- 共混法） 分散相为胞状结构或香肠状结构（接枝共聚- 共混法） 分散相为片层状（分散相的熔体粘度大于 连续相的、适宜的剪切速率和增容技术）（2）“海海海海”结结 构构 ： 两相共连续（层状、互锁状） 相互贯穿两相 连续结构 8结晶结晶/非晶聚合物共混体系的形态特征非晶聚合物共混体系的形态特征：受两组分的相 容性、共混组分比例、结晶组分结晶度、结晶动力学因素、 共
16、混工艺条件的制约。其形态结构既包括相态结构，又包 括结晶聚合物组分的结晶形态：（1）相态结构： 单相 连续结构 两相互锁结构当两组分的含量在发生相反 转的组成范围时，易形成两相互锁的形态结构 （HDPE/PS=75/25） 相互贯穿的两相连续结构热 塑性 IPN SEBS/PA。 （2）结晶形态主要有以下 10 种 类型： 晶粒分散在非晶态介质中； 球晶分散于 非晶态介质中； 非晶态分散于球晶中； 非晶态 形成较大的相畴分布于球晶中； 球晶几乎充满整个共 混体系，非晶聚合物分散于球晶之间； 非晶成分分 散于球晶之间和穿插于球晶中； 结晶聚合物不能形 成比较完整的球晶，只能形成细小的晶粒； 球晶被轻 度破坏，成为树枝晶并分散于非晶聚合物中； 结晶聚 合物未能结晶，形成非晶/非晶聚
