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1、聚合物共混改性原理及应用201015014057一 名词解释(每题5分,共20分)1聚合物共混答:共混改性包括物理共混、化学共混和物理/化学共混三大类 型。其中,物理共混就是通常意义上的“混合”。如果把聚合物 共混的涵义限定在物理共混的范畴之内,则聚合物共混是指两种 或两种以上聚合物经混合制成宏观均匀物质的过程。2.分布混合和分散混合答:分布混合,又称分配混合。是混合体系在应变作用下置换流 动单元位置而实现的。分散混合是指既增加分散相空间分布的随 机性,又减少分散相粒径,改变分散相粒径分布的工程。分布混合和分散混合在实际的共混工程中是共生共存的,分布混 合和分散混合的驱动力都是外界施加的作用力
2、。3总体均匀性和分散度答:总体均匀性是指分散相颗粒在连续相中分布的均匀性,即分 散相浓度的起伏大小。分散度则是指分散相颗粒的破碎程度。对 于总体均匀性,则采用数理统计的方法进行定量表征。分散度则 以分散相平均粒径来表征。4分散相的平衡粒径答:在分散混合中,由于分散相大粒子更容易破碎,所以共混过 程是分散相粒径自动均化的过程,这一自动均化的过程的结果, 是使分散相例子达到一个最终的粒径。即“平衡粒径”二选择题(每题15分,共15分)1热力学相容条件是混合过程的吉布斯自由能(AA小于零B大于零C等于零D不确定2共混物形态的三种基本类型不包括(D)3. A均相体系4. 晦-岛结构5. C海-海结构6
3、. D共混体系3影响熔融共混过程的因素不包括(B )A聚合物两相体系的熔体黏度B聚合物两相体系的表面张力C聚合物两相体系的界面张力D流动场的形式和强度4共混物形态研究的主要内容不包括(DA连续相和分散相祖分的确定B两相体系的形貌C相界面吩散相的物理性能5熔体黏度调节的方法不包括()A温度B时间C剪切应力D用助剂调节6聚合物共混物的使用性能影响要素不包括(A)A结晶时间B结晶温度C结晶速度D结晶共混物的结构形态7影响热力学相容性的因素不包括()A相对分子质量B共混组分的性能C温度D聚集态结构8共混物性能的影响因素不包括(C)A各组分的性能与配比B共混物的形态C温度D外界作用条件9影响聚合物的表面
4、张力的相关因素不包括(BA温度B压强C聚合物的物态D聚合物的相对分子质量10填充体系的界面作用机理不包括(DA化学键机理B表面浸润机理C酸碱作用机理D增韧剂机理三填空题(每空1分,共15分)1聚合物共混包括物理共混、化学共混和物理化学共混。2热力学相容条件是混合过程的吉布斯自由能AG5c臟样2.54cm度6内的孔数 答:未经处理的蛋白石填充HDPE降低树脂的拉伸强度 和冲击强度,蛋白石粒径大小对这两种性能的影响相当。由 于未经过表面处理剂处理,蛋白石不能与树脂较好地相容, 两相间粘合力小,不能很好地传递应力,故拉伸强度和冲击 强度降低。经过 处理的蛋白石填充HDPE 能够提高树脂的拉伸强度和冲
5、击 强度。硬脂酸处理的蛋白石比钛酸酯处理的更能提高拉伸强 度,并且粒径小的效果好;对于冲击强度,前者效果不如后 者,且粒径大的更能提高冲击强度。经表面处理剂处理后的 蛋白石与树脂基体相容性好,界面相粘结力强;硬脂酸处理 的蛋白石相容性更好,使得其拉伸强度更高,但粘合紧密反 而导致应力传递快,能量吸收少,冲击强度提高较少。填充 物粒径小,粘结紧抗拉伸能力强,但是对于钛酸酯处理的蛋 白石,粒径小冲击强度反而低,可能是因为蛋白石颗粒分散 不均匀导致。二、一般采有PP熔融接枝MAH单体,并通过反应挤出制 备PP/PA6共混物,请阐明PP 接枝MAH对共混物的形态 结构及性能有何影响。为什么?答:PA6
6、与PP是不相容体系,其共混物一般呈现相分离 的双相结构,PP粒子呈球状简单地分散在PA6基体中,并且 分布不均匀,粒径大,粒径分布宽,界面粘接不良;当体系 中加入增容剂后,PP粒子均匀地分散在PA6基体中,粒径 变小,粒径分布窄,PA6与PP两相界面无明显分相情况。PP 接枝MAH降低了PP在PA6中的界面张力,增加了两相的 相容性。形态结构:从反应过程可知,通过PP和MAH熔融接枝 和MAH和PA6的酰胺化反应,生成了 PP和PA6的A-B型嵌段共聚物,同时在线生成了增容剂,细化了粒子结构,增强 了相容性。性能:使共混物具有PA6的高强度和高模量,又具有PP 的抗湿性和尺寸稳定性,韧性提高。
7、因为分散相粒径变小且 分散均匀,拉伸强度.抗弯强度和断裂伸长率均有显著提高, 由于增加了两相间的相容性,界面粘结力强,抗冲击性能也 明显提高。二、简述影响HDPE/CaCO3体系性能的因素,并从结构设计的角度出发,提出一些改善HDPE/CaCO3体系性能的方法及手段。答:影响因素:两相相容性,碳酸钙种类、用量及粒径, 共混方法等。方法:对填料进行表面处理,应用有机高分子、无机物、 表面活性剂或偶联剂,降低其表面能使其与树脂相容性变 好。手段:干法,填料在干态下借高速混合作用和一定温度 下使处理剂均匀地作用于填料表面,形成一个极薄的表面 层;湿法,填料在处理剂的水溶液或水乳液中,通过填料表 面吸
8、附作用或化学作用使处理剂分子结合于填料表面;加工 现场处理法。四、针对PP/PA体系,有哪些增容手段可用来改善体系的物理化 学性能?答:加入带反应性官能团的增容剂与PA6和PP共混,如 MAH接枝PP, EVA与MAH接枝共聚物,MAH与乙丙橡胶共聚物,等离子体表面处理。五、简述 影响辐照改性效果的因素。答:1、加料顺序。直接辐射法:将聚合物和单体在辐射 前混合在一起,共同辐射,在生成接枝共聚物的同时也生成 均聚物。预辐射法:先辐射聚合物,使之产生捕集型自由基, 再用乙烯型单体继续对聚合物处理,得到接枝共聚物。预辐 射法虽然接枝点少,但接枝效率高均聚物少。2、辐射剂量。 辐射剂量过大导致主链断
9、裂,必须控制在一定范围内,但因 此会导致自由基产生量少。六、以滑石粉填充聚丙烯体系为例,简述硅烷偶联剂在聚合物/无 机填料复合体系的作用原理。答:当应用于填料表面处理时,硅烷偶联剂分子中的X 部分首先在水中水解成反应性活泼的多羟基硅醇,然后与滑 石粉表面的羟基缩合而牢固结合,偶联剂的另一端Y基于聚 丙烯大分子长链形成物理缠结。硅烷偶联剂的作用机理如下:XOHR Si 水解.R S10HIIXOH吸附厂H0、/0HSiROHi-0RSiO /七、以碳酸钙填充聚乙烯体系为例,简述钛酸酯偶联剂(TSS ) 在聚合物/无机填料复合体系的作用原理。答:烷氧基与碳酸钙表面的羰基结合,亲有机端的长链R 基于聚乙烯大分子长链发生缠结,从而使填料与聚合物偶联。钛酸酯偶联剂作用机理示意图如下:”O-Ti-OOCCH(CH 3)(CH2)14-CH33(CIp2-CH-0H/Ti-OOCCH(CH 3)(CH2)14-CH33 c