聚合物共混改性原理要点整理

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1、名词解释1. 【聚合物共混】：是指两种或两种以上聚合物经过混合制成宏观均匀物质的过程，能增加体系的 均匀性。2. 【高分子合金】：是指含多种组分的聚合物均相或多相体系，包括聚合物共混物和嵌段、接枝共 聚物，一般为具有较高力学性能的工程塑料。3. 【复合材料】：是指由两个或两个以上独立的物理相组成的固体产物，其组成包括基体和增强材 料两部分。4. 【杂化材料】：两种以上不同种类的有机、无机、金属材料，在原子、分子水平上杂化，产生具 有新型原子、分子集合结构的物质，含有这种结构要素的物质为杂化材料。5. 【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。指分散相 粒子不发

2、生破碎，只改变分散相的空间分布、增加随机性的混合过程。6. 【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。7. 【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，一般采 用数理统计的方法进行定量表征。8. 【分散度】：是指分散相颗粒的破碎程度，一般以分散相平均粒径来表征。9. 【平衡粒径】：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”。10. 【相逆转】：聚合物共混物可在一定的组成范围内发生相的逆转，原来是

3、分散相的组分变成连 续相，而原来是连续相的组分变成分散相。在相逆转的组成范围内，常可形成两相交错、互锁的 共连续形态结构，使共混物的力学性能提高。简答题1. 试述共混物形态结构形态的3种基本类型？并简述其特点。答：主要分为（1）均相体系，共混物中只有一个连续相；（2）两相体系，且一相为连续相， 一相为分散相，分散相分散在连续相中；（3）两相体系，两相都为连续相，相互贯穿。2. 试述均相体系的判定方法？答：可以利用玻璃化转变温度（Tg）作为判定标准。如果两种聚合物共混后，形成的共混物具 有单一的Tg，则就可以认为该共混体系为均相体系；如果形成的共混物具有两个Tg，则就可以认 为该共混物为两相体系

4、。3. 分别简述热力学相容性与广义相容性的涵义，并且两者进行比较。答：热力学相容性也可称为互溶性或溶解性，该体系是满足热力学相容条件的体系，是达到了 分子程度混合的均相共混物，条件是混合过程吉布斯自由能AGm0o而广义相容性是从实用角度 提出的，是指共混物各组分之间相互容纳的能力，这一相容性概念表示了共混组分在共混中相互扩 散的分散能力和稳定程度。广义相容性与热力学相容性是有区别的，热力学相容与热力学不相容是相应的热力学条件，即 吉布斯自由能 Gm0。4. 简述分散相颗粒分散过程的两个主要机理。答：（1）液滴分裂机理。在分散相颗粒分散过程中，一个分散相大粒子分裂成两个较小的粒子， 然后，较小的

5、粒子再进一步分裂，是一种逐步进行的重复破裂过程。（2 ）细流线破裂机理。分散相 大粒子先变为细流线，细流线再在瞬间破裂成细小的粒子。5. 影响共混过程中的5个主要因素是什么？答：聚合物两相体系的熔体黏度以及熔体弹性；聚合物两相体系的界面能；聚合物两相 体系的组分含量配比以及物料初始状态；流动场的形式和强度；共混时间（共混物料在混合设 备各个区段的停留时间）。6. 采用哪些办法，可以对聚合物熔体黏度进行调控？答：调节共混温度。利用聚合物熔体黏度与温度的关系，通过调节共混温度，可以调控共混 体系的熔体黏度比值；调节剪切应力。聚合物熔体通常具有切力变稀的流变特性，而不同聚合物 熔体对剪切应力的敏感程

6、度是不同的，因此，剪切应力可以调控熔体黏度；调节助剂含量。如填 充剂、软化剂等；调节相对分子质量。在其他性能的许可的条件下，适当调节共混组成的相对分 子质量，有助熔体黏度的调控。7. 依据“液滴模型”和“双小球模型”，对影响分散相变形与破碎的因素进行讨论。答：(1)对于“液滴模型”：剪切速率的影响。剪切速率增大，可使We值增大，进而使液 滴的形变增大。大粒子比小粒子容易变形。较大的分散相粒径，也使We值增大，易于变形，在 相同的剪切力场中，大粒子比小粒子受到更大的外力。界面张力。的影响。界面张力是阻止液滴 变形、使液滴保持稳定的因素，减低界面张力有利于液滴变形。连续相黏度的影响。连续相的黏 度

7、增大，可以让使We值增大，进而使液滴的形变增大。流动场形式的影响。剪切流动或拉伸流 动对液滴的变形与破裂也有重要影响，对于牛顿流体，拉伸流动比剪切流动更能有效的促使液滴破 裂。(2) 对于“双小球模型”：剪切应力、分散相内力。增大剪切应力或者降低分散相内力有利 于分散相颗粒的破裂分散。大径粒分散相比较小粒径分散相更容易被破碎分离。分散过程中同时 发生分散相粒径的自动均化过程。在分散相破裂分散过程中，分散相颗粒会发生伸长变形和转动。8. 简述影响聚合物形变的影响因素？答：(1)基体性质。聚合物共混物屈服形变时，银纹和剪切形变两种成分的比例在很大程度上 取决于连续相基体的性质。一般而言，连续相的韧

8、性越大，则剪切成分所占的比例越大。(2) 应力的影响。a.应力大小：形变中银纹成分的比例随应力和形变速率的增加而增加； b.形变速率：增加形变速率会使银纹成分的比例提高；c.应力性质的影响：由于银纹化伴随着 体积的增加，所以压应力抑制银纹，张应力则促进银纹的生成。(3) 大分子取向的影响。大分子取向常常减小银纹成分的比例。例如橡胶增韧塑料，拉伸时 基体大分子取向，橡胶颗粒会变成椭球状，结果应力集中因子减小。取向的结果使剪切成分的比例 增加而银纹化成分的比例下降(4) 聚合物含量的影响。聚合物含量增加时，聚合物颗粒的数目增多，银纹引发中心增加， 但是由于聚合物颗粒之间的距离减小，银纹终止速率也相

9、应提高。这两种作用基本抵消。这时银 纹化速率的增加主要是应力集中因子增加的缘故。同样，剪切形变速率也有提高，但是银纹速率 增加的更快些，所以总的结果是聚合物含量增加时银纹化所占的比例提高。9. 简述影响分散相粒径的因素？答：主要有四个：聚合物两相体系的熔体黏度比以及剪切应力；聚合物两相体系的界面张 力；聚合物两相体系的物料的初始状态；共混时间。10. 试述影响第三组分在聚合物两相间分配的因素。答：（1）第三组分（助剂）与聚合物之间的亲和性。对于聚合物两相体系，第三组分在共混过 程中，倾向于进入和该组分亲和性较好的一相中。（2）聚合物的熔体黏度。如果第三组分为固体颗粒，在共混过程中就会倾向于进入

10、聚合物两 相体系中熔体黏度较低的一相。（3）加料顺序。加料顺序是聚合物加工工艺中的重要因素，如果两种聚合物与一种无机填充 剂共混，同时添加、共混，则填料较多地存在于熔体黏度较低的一相中；若将无机填料先加入黏度 较高的聚合物共混，再与熔体黏度较低的聚合物共混，则填充剂会由熔体黏度高的聚合物向熔体黏 度低的聚合物转移。11. 简述聚合物表面张力的影响因素？答：（1）温度。表面张力的本质是分子间的相互作用，所以降低温度分子间作用力下降，表面 张力也会随之降低。（2）聚合物的物态。结晶性的聚合物发生结晶或熔融时，密度发生变化，密度 变大，则表面张力变大；（3）聚合物的相对分子质量。聚合物分子相对分子质

11、量越大，则表面张力 越大；（4）聚合物溶解度参数。表面张力随溶解度参数的增大而增大。12. 简述共混体系界面张力、界面层厚度与相容性的关系。答：界面张力与界面层厚度与聚合物相容性关系：溶解度参数相近的体系，或者B参数较小的 体系，相容性相应的较好，界面张力较低，界面层厚度也较厚。13. 简述飞弹性体增韧与弹性体增韧的区别，以及非弹性体增韧的优势？答：区别：增韧改性剂不同。非弹性体是脆性塑料，而弹性体是橡胶或者热塑性弹性体； 增韧对象不同。非弹性体是有一定韧性的基体，而弹性体增韧对象可以是韧性基体也可以是脆性基 体；增韧机理不同。弹性体增韧机理主要是橡胶球引发银纹或剪切带，橡胶球本身不消耗多少能

12、 量，而弹性体增韧中脆性塑料粒子发生形变，基体也会发生形变，都会耗散能量；增韧剂用量不 同。非弹性体增韧，脆性塑料用量限制在一个较窄的范围，而弹性体增溶剂用量在较宽的范围，会 随弹性体用量增大而增大。优势：非弹性体增韧最大的优势在于脆性塑料在提高材料的抗冲击性能的同时，并不会降低材 料的刚性，而弹性体增韧体系却会随弹性体用量的最大而使材料刚性降低。另外，脆性塑料具有良 好的加工流动性，所以非弹性体增韧可以使加工流动性获得改善。14. PVC弹性体增韧剂有哪些种类？各有什么特点？答：NBR增韧PVC，改善材料抗冲击性能；CPE增韧PVC，提高耐候性；EVA增韧PVC， 提高抗冲击性和加工流动性，

13、改善材料手感；MBS增韧PVC，提高材料透光性能；ACR增韧PVC， 提高加工流动性和抗冲击性；ABS增韧PVC，提高抗冲击性，手感和耐腐蚀以及易于电镀。15. PP弹性体增韧剂有哪些种类？答：EPDM增韧PP，显著提高材料抗冲击性；OPQE增韧PP，提高抗冲击性；SBS增韧PP， 提高其低温冲击强度。16. 简述影响橡胶硫化助剂在橡胶两相间分配的因素？答：硫化助剂在橡胶中的溶解度，高溶解度参数的助剂在橡胶中的溶解度就高；温度，温 度高，相对的助剂溶解度就高。硫化助剂从一相向另一相的迁移。17. 简述纳米复合材料的制备方法？答：插层复合法。在层状硅酸盐的层间插入插层剂，使层间距增大，经过上述处理的层状硅 酸盐与聚合物单体复合，使聚合物插入层间，再在一定的条件下使单体聚合，最后形成纳米复合材 料；原位聚合法。先使纳米粒子再聚合单体中均匀分散，然后在一定条件下聚合，形成纳米粒子; 共混法。将无机纳米粒子与聚合物单体直接进行机械共混形成纳米复合材料。