聚合物共混与改性第一章-绪论.ppt

聚合物共混复合改性原理 An introduction to Polymer Blends Composites 第一章 绪论 历史回顾 1839年：美国人goodyear天然橡胶硫化 1855年：硝化纤维素和樟脑制赛璐珞塑料（英国人Parks) 1883年：法国人（de Gardonnet）人造丝 1920年：Staudinger长链结构高分子 20世纪20~40年代：高分子化学、尼龙、氯丁、丁苯、橡胶、PVC、PS 20世纪40~50年代： 高分子物理——结晶学、橡胶弹性理论、构象统计 高分子加工——各种加工方法、加工成型理论 20世纪60~80年代：共混改性、填充复合制备新材料 聚合物共混改性是实现高分子材料高性能化、精细化、功能化和发展新品种的重要途径。 许多聚合物共混物具有性能优异、加工周期短、价格低廉等特点。 已经广泛应用于电子设备、家用电器、汽车工业、纺织业、建筑业等方面，发展速度非常快。 聚合物共混改性发展简况 1942年，聚氯乙烯（PVC）和丁腈橡胶（NBR）共混物问世。 同年，Dow推出聚苯乙烯和聚丁二烯互穿聚合物网络材料，商品名为Styralloy-22，并首次提出了“聚合物合金”的概念。 1948年，HIPS问世，ABS（ Dow ）问世。 ABS本身具有耐腐蚀、抗冲击、光泽性好，易于加工成型，是一种重要的塑料。此外，它还是制备聚合物合金的重要组分。在60年代，利用它相继开发了ABS与PVC共混物、ABS与聚碳酸酯共混物等，这是发展聚合物合金的重要阶段。至今，含有ABS树脂的聚合物共混物仍占有很大的市场。 1950年，聚苯醚（PPO）和聚苯乙烯（PS）共混物研制成功。 PPO加工困难，加入PS后，不但加工容易而且力学性能出现协同效应，1965年通用公司开发成功，商品名Novyl。 1964年，四氧化锇染色法应用于电镜观察，使人们从微观上观察两相状态，是聚合物改性研究过程中重要的里程碑。 1965年，热塑性弹性体问世。 1975年，Du pont公司开发了超韧尼龙，冲击强度大幅度提高，是聚酰胺与聚烯烃共混物。 在改性理论方面，也有长足的发展，以塑料增韧理论为例，20世纪70年代以前，增韧机理研究偏重于橡胶增韧，80年代对韧性聚合物基体进行了研究，90年代，非弹性体增韧机理的研究又发展起来。 改性的过程有的在聚合时发生，但更多的情况下是在塑料加工企业中的混合、混炼设备中进行。 Ⅰ 以物理方法改性为主的改性手段有填充、共混和增强. Ⅱ 以化学方法改性为主的改性手段有： 嵌段、接枝、交联、互穿网络等 Ⅲ 表面改性 主要是为了简单而又明确地表示出聚合物共混物的组成情况。 例1：热塑性聚氨酯（TPU）硬度高且富有弹性，具有良好的机械强度，耐油、耐臭氧、低温性能也优异，其缺点是耐老化性差，湿表面摩擦系数低、容易打滑；此外，TPU成本也较高。 聚甲醛是一种具有优良综合性能的工程塑料，但它的最大缺点是缺口冲击强度较低，TPU有很好的韧性，TPU与POM共混，可以改善该不足。 例2：将PC/EVA共混，可降低PC开裂，可提高其低温韧性，同时又能降低PC对水的敏感度。 例3：聚酰胺（PA）中添加PTFE 可提高其滑动性。当PTFE的填充量大于10%时，PA的减摩耐磨性能也得到改善，其摩擦系数与磨耗量大幅度降低。 将两种或者两种以上的聚合物组分，通过化学、物理或者化学物理的方法进行共混改性，制成聚合物合金的技术是多种多样的。 其主要方面如下。 单纯共混技术是指具有相容性的均聚物/均聚物、均聚物/共聚物、共聚物/共聚物直接进行熔融共混而制成聚合物合金的技术。 ----------------------------------------------------------------------------- 但是在实际生产中，这种能相容的聚合物对是不多的。因而影响了它的广泛使用。成功的例子有： PPE(聚苯醚，PPO)/PS(聚苯乙烯)合金。可在任意比例下共混，形成相容的共混体系。改善PPE的加工性能，并且降低了成本。 PVC/NBR（丙烯腈－丁二烯共聚物）合金。当NBR在丙烯腈为23～45wt％时，与PVC的相容性良好，制得的合金具有耐低温、耐油和低压缩永久变形等性能，可以用作汽车挡风玻璃的刮水器、耐油软管及密封垫等。 相容剂使不相容的聚合物体系增强界面亲和力，降低界面张力，以获得相容或者部分相容和结构形态稳定的聚合物共混物。 最常用的相容剂为嵌段共聚物和接枝共聚物。 可以先合成，再加入到聚合物体系中；亦可用可控制的反应挤出技术在混合过程中产生。作为相容剂的嵌段共聚物，要求在大分子结构中同时含有与共混物组分PA、PB相