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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
2、施加的作用力。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1.5分，共15分）1. 热力学相容条件是混合过程的吉布斯自由能（A ）A.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、3. A.均相体系4. B海-岛结构5. C海一海结构6. 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（D ）A连续相和分散相祖分的确定B两相体系的形貌C相界面D分散相的物理性能5. 熔体黏度调节的方法不包括（B）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（B）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
4、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. 影响聚合物的表面张力的相关因素不包括（B ）A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（D）A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 GV0。3. 当分散相颗粒变小时，比表面积增大，界面能也相应增大，使 分散相颗粒进一步破碎所需的能量也相应增大。4. 在聚合物共混过程中，同时存在分散过程与聚集过程这一对互 逆的过程。5. 关于聚合物共
5、混物的形态， 有两个关键的因素，其一是分散相 颗粒的平均粒径，其二是分散相颗粒在连续相分布的均匀程度。6. 对于牛顿流体，在We的临界值的最低点，分散相最容易破碎。7. 分散相的颗粒的分散过程可以细分为两种机理：液滴分裂机理和细流线破裂机理。8. 二元相互作用模型的基本原理，是将大分子间的相互作用细分 为不同组分的重复单元之间相互作用的加和。9. 绘制相图的常用方法是光学方法。10. 表面张力的本质是分子间的相互作用。四. 判断题（每题1分，共10分）1. 熔融共混是将聚合物组分加热到熔融状态后进行共混。（V）2. “液滴模型”认为，对于特定的体系和在一定条件下，We可有特定的临界值，当体系的
6、We值小于临界值时，液滴是稳定的。 若大于临界值，液滴就会变得不稳定，进而发生破裂。（V）3. 连续相的黏度增大，也可以使 We值减小，易于变形。（X）4. 在共混的初始阶段，由于分散相的粒径较大，而分散相的粒子数目较少，所以破碎过程占主要地地位。（V）5. 降低界面张力不仅有利于促进分散相的破碎，而且有利于抑制粒子的集聚。（V）6. 提高连续相黏度或降低分散相黏度，都可以使分散相粒径增加。（X）7. 改变相对分子质量，可以获得相容与不相容的的临界条件。（V）8. 分布混合和分散混合在实际过程中不能一起存在。（X）9. 溶解度参数法被用于判断两种聚合物的相容性。（V）10. 当分散相组分破裂时
7、，其比表面积增大，界面能相应增加。 （V）五. 简答题（每题10分，共40分）1. 简述影响热力学相容性的因素。答：1.大分子间的相互作用2. 相对分子质量3. 共混组分的配比4温度5. 聚集态结构2. 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、界面层厚度都是聚合物共混两相体系界面研究中的要素。界面张力与界面层厚度、共混体系相容性等都密切相关。 溶解度参数接近的体系，或者B参数较小的体系，相容性相应地 较好。界面张力较低，界面层厚度也较厚。3. 试述聚合物共混的相容性答：关于相容性的概念，有从理论角度提出的热力学相容性和从 实用角度提出的广义相容性，以及与热力学相容性相关的
8、溶混 性。热力学相容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从实用角度提出的相容性概念， 是指共混物各组分之间彼此相互 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。共混体系的判据，是指一种共混物具有类似于均相材料所具有 的性能；在大多数情况下，可以用玻璃化转变温度（Tg作乍为均相体系判定的标准。相应地，可以把 Tg作为相容性的判定标准。4. 试述影响熔融过程的5个主要因素答：主要因素：1.聚合物两相体系的熔体黏度以及熔体弹性；2.聚合物两相体系的界面能；3.聚合物两相体系的组分含量配比 以及物料初始状态；4.流动场的形式和强度；5.共
9、混时间。5. 聚合物共混物的形态结构类型有那些？并简述其特点。答：主要分为3种结构类型，即单相连续结构、两相互锁或交错 结构、两相连续结构。（1）.单相连续结构：构成聚合物共混物的两个相或者多个相 中只有一个相连续，其他的相分散于连续相中。 单相连续结构又 因分散相相畴的形状、大小以及与连续相结合情况的不同而表现 为多种形式。（2）.相互贯穿的两相连续结构： 共混物中两种组分均构成连 续相，互穿网络聚合物（IPNs）是两相连续结构的典型例子。（3）.两相互锁或交错结构：这种结构中没有一相形成贯穿整个试样的连续相，而且两相相互交错形成层状排列，难以区分连续相和分散相。有时也称为两相共连续结构，
10、包括层状结构和互锁结构。聚合物共混改性原理复习题一、图1和图2是某科研工作者对蛋白石填充高密度聚乙烯 不同体系的的测试结果，请对此两图进行分析，写出分析结 果和其原因。(处理剂为表面处理剂)201086120006 41 13000giiil理未纯att蛋白石粒径1处理剂品种对试样拉伸强度的影响吕谿理12000 3000 目蛋白石粒径图2 处理剂品种对试样冲击强度的影响注：目=1平方英寸(2.54cm X 2.54cm )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
11、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
12、，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，
13、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。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/CaCO 3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/CaCO 3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
14、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
15、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 丫基于聚 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：XS：X水解一 uOH1吸附 l HO、/OH-O一1/缩合R-Oi-Si XR- Si OHSi/ OX1OHR OH -_O/Rfi-O 1 1HR 七、
