共混改性简答题 - 图文

1 1、聚合物共混的意义

聚合物共混物可以消除和弥补单一聚合物性能上的弱点，取长补短，得到综合性能优良、均衡的理想聚合物材料；

使用少量的某一聚合物可以作为另一聚合物的改性剂，改性效果明显； 改善聚合物的加工性能；

可以制备一系列具有崭新性能的聚合物材料。

2、（UCST和LCST）三个区域的相容性情况、概念和意义。（第二章）

答：在UCST以上或LCST以下的温度，二元共混物以所有比例完全混容。在UCST以下或LCST以上的温度只有当体系中一个组分含量较小时才能实现两组分的完全相容，即只观察到单一相。在中间组成范围内，则发生相分离即不能相容。

UCST，最高临界互容温度，低温分相，高温互容；LCST，最低临界互容温度，低温互容，高温分相。

3、判断聚合物共混物相容性有哪些表征方法。简述各自的原理。（第二章）

答:1、目测法：一种稳定的均相混合物，通过改变温度、压力或组成都能实现由透明到混浊的转变，浊点相当于这一转变点，也就是相分离开始点。

2、Tg测定法：不相容的两组分，共混物呈现两个未发生变化的Tg，不同相容性的共混物，测得的Tg有不同程度的偏移。

3、光学显微镜法：利用光的散射、透射及干涉等来推断两相结构。

4、电子显微镜法：利用电子束射线的相互作用来对物质的组成和表面进行观察。 5、散射法：利用体系对不同波长的辐射的散射，测定体系内部某种水平上的不均匀性，以此推断相容性和分散程度

4、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

5、影响聚合物共混物相容性的因素有哪些？如何影响？（第二章）

答：1、溶度参数，高分子间溶度参数越相近，其相容性越好。

2、共聚物组成，共混物组成不同分子间和分子内作用力不同，相容性不同。 3、极性，高分子的极性愈相近，其相容性愈好。

4、表面张力，共混组分的表面张力越接近，界面结合愈好，相容性越好。 5、结晶能力，共混组分的结晶能力愈相近，其相容性愈好。 6、粘度，高分子的粘度愈相近，其相容性愈好。

7、分子量，减小分子量，可增加相容性；增加分子量，体系粘度增大，不利于相容的动力学过程进行。分子量增大，增大，难以满足 6、共混原则：（1）极性相匹配原则。(2) 表面张力相近原则(3) 扩散能力相近原则(4) 等粘度原则(5) 溶解度参数相近原则

7、试述界面层的结构组成和独立相区的差别（第三章）

① 界面层内两种分子链的分布是不均匀的，从相区内到界面形成一浓度梯度； ② 界面层内分子链比各自相区内排列松散，因而密度稍低于两相聚合物的平均密度； ③ 界面层内往往易聚集更多的表面活性剂及其他添加剂等杂质，分子量较低的聚合物分子也易向界面层迁移。这种表面活性剂等低分子量物越多，界面层越稳定，但对界面粘结强度不利。

8、制备ABS：乳液法、本体-悬浮法和接枝共混法的异同。

区别：橡胶粒子的形状和内部结构不一样。

本体-悬浮法：橡胶粒子一般为球形，包容物较多；粒径大，尺寸分布不易控制；杂质少，成本低。乳液法：球形粒子，包容物少，包容物直径小；粒径尺寸分布易控制，须洗涤

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2 引发剂中的金属离子。接枝共混法：橡胶粒子为不规则形状。

9、结晶/非晶聚合物共混物的形态特征？（第三章）

(1)晶粒分散在非晶区中；(2)球晶分散在非晶区中；(3)非晶态分散在球晶中；(4)非晶态聚集成较大的相区分散在球晶中。

10、结晶/结晶聚合物共混物的形态特征？（第三章）

(1) 球晶几乎充满整个共混体系（为连续相），非晶聚合物分散于球晶与球晶之间(2)球晶被轻度破坏，成为树枝晶并分散于非晶聚合物之间(3)两种晶粒分散在非晶区中(4)球晶和晶粒分散在非晶区中(5)分别生成两种不同的球晶(6)共同生成混合型球晶

11、影响海-岛结构形态的因素？（第三章）

影响连续相、分散相形成的因素：共混组分的配比、熔体黏度、黏度与配比的综合影响 影响分散相粒径的因素：黏度比、界面张力、剪切应力的综合影响

影响分散相粒子形貌的因素：制备方法的影响、流动场形式和加工工艺的影响、熔体黏度的影响

12、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？（第四章）答： 通过共聚改变某聚合物的极性；

通过化学改性的方法，在一组分或两组分上引入极性基团或反应基团； 在某聚合物上引入特殊作用基团；

加入第三组分进行增容，如MAH接枝PP；

（PP/PE 共混物：EPR作为相容剂；PA6/ABS：SMA增溶剂；TPU/PA：PP-g-MAH作为增容剂；TPU/PO：PE-g-MA作为增容剂；）

13、简述分散相颗粒分散过程的两种主要机理。（第五章）

答：液滴分裂机理：分散相的大粒子，分裂成两个较小的粒子，然后，较小的粒子在进一步分裂，这一过程不断重复，直至平衡。

细流线破裂机理：分散相的大粒子，在拉伸应力下变形为细流线，细流线再在瞬间破裂成细小的粒子。

14、简述影响聚合物共混物形变的因素。（第七章）

答：1、基体性质。连续相的韧性越大，剪切成分越多。（2分）

2、应力的影响。a. 应力大小：应力和形变速率↑银纹比例↑；b. 形变速率：形变速率↑银纹↑；c.应力性质的影响：压应力抑制银纹，张应力促进银纹。

3、大分子取向的影响。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、橡胶含量的影响。橡胶含量↑，橡胶颗粒数↑，银纹引发中心↑，橡胶颗粒间距↓，银纹终止速率↑。两种作用基本抵消（1分）。应力集中是银纹化速率的增加的主因（1分）。同样，剪切形变速率↑，但银纹速率增加更快，所以总的结果是橡胶含量增加时银纹化所占的比例提高。

15、橡胶的增韧机理（第七章）

① 能量的直接吸收理论② 次级转变温度理论③ 屈服膨胀理论 ④ 裂纹核心理论⑤ 银纹－剪切带理论

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3 16、分析非弹性体增韧和弹性体增韧的异同（第七章） 非弹性体增韧 增韧改性剂 脆性塑料 增韧对象 增韧机理 有一定韧依赖脆性塑性的基体 料的塑性形变，将外界作用的能量耗散掉 韧性基体或脆性基体。 由橡胶分散相引发银纹或剪切带 增韧剂用量 抗冲击性能随用量增加先增加后降低 性能影响 加工流动性的影响 相容性（相似之处） 都要求增韧改性剂与基体有良好的相容性，有较好的界面结合，非弹性体增韧对界面结合的要求更高一些。 弹性体增韧 橡胶或热塑性弹性体 提高材料抗冲击性能，不会降低材料的刚性。 抗冲击性提高材料能会随其抗冲击性用量增大能，会降低而增加 材料的刚性。 使加工流动性获得改善 受到橡胶加工流动性差的影响 17、简述影响橡胶增韧聚合物的因素。（第七章） 答：1、树脂基体特性：增加分子量可提高冲击强度，而增加低分子量组分使冲击强度大幅度下降；在其它条件相同时，基体的韧性越大，制品的冲击强度越高。

2、橡胶相：橡胶含量↑，冲击强度↑；橡胶粒径﹤临界尺寸时，增韧效果不明显...；粒子间距↓，银纹终止速率↑；橡胶相Tg越低增韧效果越好；橡胶与基体树脂的相容性；橡胶粒内树脂含量；橡胶相的交联度有最适宜的范围，交联度过大难于发挥增韧效果，过小，加工时易破裂。

3、橡胶相与基体树脂间的粘合力，有良好的粘合力时，橡胶相粒子才能有效地引发、终止银纹并分担负荷，从而提高冲击强度。

18、聚合物共混物大形变的形变机理有哪些？并简述其影响因素。（第七章）

答：大形变包括两种可能过程：一是剪切形变过程，而是银纹化过程。

剪切形变：包括弥散型剪切屈服形变和形成局部剪切带。剪切形变只是使物体的形状发生改变，分子间的内聚能和物体的密度基本不受影响。

影响因素：1、外力超过屈服应力，2、聚合物的应力软化作用，3、应力集中。 银纹化：即玻璃态聚合物在应力作用下会产生应力发白，应力发白的原因是产生了银纹，这种产生银纹的现象叫银纹化。

影响因素：1、分子量，分子量高时，不易破裂成裂纹；2、分子取向，平行于取向方向施加应力，产生大量细而短的银纹，垂直方向上则产生少量粗银纹；3、环境的影响，很重要，某些有机物可以加速聚合物开裂的速度。

19、影响聚合物共混物的因素有哪些？如何影响？（第七章）

答：（1）相容性：相容性最主要影响共混物的力学性能，相容性差，界面粘结不良，相容性好界面粘结紧密，能够综合各组分的优良性能。影响相容性的因素有溶度参数、共聚物组成、极性、表面张力、结晶能力、粘度和分子量。

（2）制备方法：共混物制备技术主要影响混合效果，得到不同程度相容性的共混物，从而影响力学性能、加工流动性等性能。

（3）填充改性。通过填充物的性能、种类、用量、分散效果及与树脂基体的结合情况影响聚合物的各种性能，如增韧增强。

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4 20、影响HDPE/CaCO3性能的因素，提出改善该体系性能的方法及手段。（第十章）

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。

21、以滑石粉填充PP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。（第十章）

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:

XR水解SiXXROHSiOHOH吸附HOSiROHOHHOHOHOHOR-Si-O缩合OR-Si-O

22、以碳酸钙填充PE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。（第十章）

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：

OHHOTTSO-Ti-[OOCCH(CH3)(CH2)14-CH3]3OTi-[OOCCH(CH3)(CH2)14-CH3]3Ti-[OOCCH(CH3)(CH2)14-CH3]3-Ti-[OOCCH(CH3)(CH2)14-CH3]3+ (CH3)2-CH-OH

COHOHCOO23、填料的主要表面处理剂种类？以 水解型硅烷偶联剂 为例简述偶联剂作用机理。（第十章）

答：表面活性剂、偶联剂、有机高分子和无机物。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，然后与填料表面的羟基缩合而牢固结合，偶联剂的另一端Y基于聚合物大分子长链形成物理缠结或化学结合。

硅烷偶联剂的作用机理如下:

XR水解SiXXROHSiOHOH吸附HOSiROHOH缩合R-Si-OOR-Si-O

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24、常用的表面处理方法有哪些？（第十章）

表面包覆法，包括干法、湿法和现场加工处理法。其他表面处理法有：1、填料的表面聚合处理； 2、等离子体处理；3、辐照处理。

25、双螺杆挤出机的螺杆分段？排气区的螺杆构型有何特点？（第十一章）

答：固体输送区、熔融区、混合区、排气区和熔体输送区。排气区入口位置设立反螺纹或反向捏合块，将熔体密封，建立起高压；排气区采用大导程螺纹元件，以形成低充满度和薄的熔体层，使物料有可暴露的自由表面，或采用多头小导程螺纹元件，增加熔体表面的更新速度，以利于气体的排除与挥发。

26、简述聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料的性能特点。（第十二章）

答：部分聚合物填充于层状硅酸盐的层间间隙，具有纳米尺度效应和很强的有机-无机界面结合力，并且大分子链在层间有一定取向。由于硅酸盐刚性比聚合物打和大分子链取向，材料具有高模量；插层的聚合物能够吸收能量，阻止裂纹扩展，减少应力集中点从而具有高强度；大分子被限制在夹层内，链段热运动受阻，故材料表现出优良的耐热性和稳定性。

27、简述聚合物纳米复合材料的定义及其主要的制备方法。（第十二章）

答：聚合物纳米复合材料，即两相或多相的含聚合物混合物中至少有一相的一维尺度小于100nm量级的复合材料。

1、溶胶-凝胶法：将前驱物溶于水或有机溶剂形成均质溶液，溶质发生水解反应生成纳米级粒子并形成溶胶，溶胶经蒸发干燥转变为凝胶，包括原位溶胶法、溶胶-原位聚合法和有机无机同步聚合法。

2、原位聚合法：应用在位填充使纳米粒子在单体中均匀分散，然后在一定条件下就地聚合。

3、共混法：首先合成出各种形态的纳米粒子，再通过各种方式将其与有机聚合物混合，包括溶液、乳液、熔融和机械共混法。

4、插层法：利用层状无机物为无机相，将有机物作为另一相插入无机相的层间，制得聚合物/层状纳米复合材料的方法，包括原位插层聚合法、溶液插层法、熔体插层法、剥离-吸附法和模板聚合法。

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28、“人造石”，填料的空间结构？举一例。处理剂的官能团？这种处理有什么意义?

答：球形结构。碳酸钙。可选用钛酸酯偶联剂对碳酸钙填料进行表面处理。亲无机端应具有短链烷氧基，短链烷氧基水解与碳酸钙填料表面的羰基结合，亲有机端应具有较长链的酰氧基或烷氧基与聚酯发生化学结合。通过偶联剂的这种作用，填料与树脂基体很好的相容，从而提高了材料的力学性能。

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