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聚烯烃的结构与性能 材硕114班（030110586）张涛 摘要：聚烯烃的微观结构结构决定着其宏观性能，但是很多聚烯烃本身的性能达不到我们的目标值，比如像粘合性、润湿性、印染性、气体渗透性以及与其他物质的相容性等的功能化性能较差，因此有必要对其功能化，这也一直是许多人所关注的问题。本文综述了聚烯烃结构与性能之间的关系，聚烯烃功能化的意义，以及聚烯烃功能化的研究进展。 关键词：聚烯烃，结构与性能，功能化，研究进展 1.前言 聚烯烃是消费量最大的合成树脂种类，目前，全球年消费量已经超过1亿吨，而且世界各国对聚烯烃材料的需求将持续增长，特别是发展中国家[1]。聚烯烃具有良好的性能、低廉的价格广泛应用于日常生活、工农业和军事等许多领域。但是，如何从聚烯烃的聚合过程入手，去控制聚烯烃的特殊结构，从而达到我们所需要的聚烯烃的宏观上的性能，这是个非常关键的问题。聚烯烃聚合时所用的催化剂的结构决定着聚烯烃的微观结构，包括分子量以及分子量的分布等其他相关因素，从而其微观结构决定着宏观性能。比如说，聚烯烃的粘合性、润湿性、印染性、气体渗透性[2]以及与其他物质的相容性等的功能化性能较差，这是由于其表面能低，分子呈化学惰性所引起的。因此有必要对其实施功能化。本文拟对聚烯烃的结构与性能，聚烯烃的功能化，以及对近年来聚烯烃功能化的各种方法作一简单介绍。 2.聚烯烃的结构与性能之间的关系 聚烯烃的结构与性能有着非常密切的关系，下面举例来说明：（1）控制产物的分子量及其分布，可以较大程度的调节产物的物理力学性能和它的加工性能，获得多品质的产品，从而在较大程度上可以根据使用的需求对产品进行较广范围的选择。我们聚乙烯为例来说，超高分子量的聚乙烯是性能优异的工程塑料，然而分子量分布很宽﹑分子量大概在几万的聚乙烯可以用作高强度纤维，而分子量分布较宽的聚乙烯是易于加工的通用塑料制品。由此可见，对于不同分子量和分子量分布的聚乙烯来说，分子量及分子量也即聚乙烯的结构范畴，其微观结构决定着其宏观性能。如：强度，模量，加工性能等。（2）不光是分子量与分子量分布与聚烯烃的性能密切相关，并且其结构的立体规整性也在很大的程度上决定着聚烯烃的性能。比如说，用聚丙烯作为例子，由于立体规整性的差别，从微观上看是丙烯分子侧基-甲基的空间相对位置的差异所导致的。对于聚合得到的三类聚丙烯来说，首先，全同立构聚丙烯是高结晶﹑高熔点塑料，间规立构聚丙烯是半结晶性的耐冲击热塑性弹性体，无规立构聚丙烯被用作橡胶、改性剂[3]。 除了这两个最典型的例子，其余例子还有很多，比如（3）不同烃基的二元或三元共聚。可以获得性能差异很大的线型低密度聚乙烯塑料﹑弹性体超低分子量聚乙烯，以及强度和加工性能很好的塑料合金等。再比如说，（4）含有不同烃基的极性单体共聚，实现烯烃的功能化。这样的手段将会使我们获得性能优于ABS等的一系列工程塑料和新材料。 由此我们发现，聚烯烃的结构决定着其性能，其结构主要是指包括分子量﹑分子量分布以及立体规整性等在内的微观结构。而其宏观性能主要是指包括聚烯烃的物理力学性能﹑加工性能等主要性能在内的一系列性能，聚烯烃的性能决定着聚烯烃在市级工业生产中的一系列运用。所以要从影响微观结构的因素抓起，制备出符合我们需要的多样化的聚烯烃。 但是在实际生产中，许多聚烯烃是达不到我们所需的苛刻的性能要求的，那么怎么办呢？其实聚烯烃的功能化不失为一种很好的方法。要在聚烯烃的功能化方面多做文章，才能达到我们设想的目的。 3.聚烯烃功能化的意义 聚烯烃以其质轻、价廉及低吸湿性而广泛应用于工业生产的各个领域。但由于其非极性、表面能低导致了它的染色性、粘合性、亲水性、抗静电性以及与其他高分子聚合物或无机填料的相容性差[4，5]，限制了其应用领域的拓展。因此，聚烯烃的功能化研究越来越被人们所重视。 另外，通过在聚烯烃中配合功能性无机填料或其它聚合物，还可获得导电性、永久抗静电性、磁性、阻燃性、降解性(包括生物降解和光降解) [6]等功能。现代科技的飞速发展，对材料的要求日益苛刻，对功能性聚烯烃的需求日益高度化、多样化和复杂化，新的功能性聚烯烃及新的制备方法不断推出。但是有些聚烯烃的性能还是跟不上时代的发展的步伐，所以聚烯烃的功能化仍旧是十分有意义的研究领域。 因此，如何提高聚烯烃的各方面性能一直是科研工作者不懈追求的目标。聚烯烃的功能化有着非常重要的意义。既然聚烯烃的功能化有着如此重要的意义的话，那么我们可以通过什么方法对聚烯烃进行功能化改性呢？ 4.聚烯烃功能化的研究进展 上面已经讲到了聚烯烃的功能化具有如此重要的意义，那么有哪些方法是行之有效的功能化方法，又有哪些是前沿科技呢？ 我们通常将功能化的方法，按照功能性基团接入聚烯烃的方式分类，可以大致的分为以下几类方法：直接共聚法、反应性基团功能化方法和后