聚合物改性考试试题题

聚合物共混改性原理高分子科学与工程学院1一、名称解释20分聚合物共混改性：答：是以聚合物（聚合物或者共聚物）为改性剂，加入到被改性的聚合物材料（合成树脂，又叫基体树脂）中，采用合适的加工成型工艺，使两者充分混合，从而制得具有新颖结构特征和新颖性能的改性聚合物材料的改性技术。相逆转：答：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。热塑性塑料：答：热塑性塑料是指加热后软化、可塑，冷却后硬化，再次加热可熔融软化，固化成型，具有反复可加工成型的特点。增容作用：答：使聚合物之间易于相互分散，能够得到宏观均匀的共混体系。改善聚合物之间相界面的性能，增加两相间的粘合力，使P-P共混物具有长期稳定的性能。二、聚合物共混物的形态结构及特点10分答：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。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，包括层状结构和互锁结构。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。三、聚合物共混物相容性分哪两类？各自的定义是什么？画出聚合物共混物的UCST、LCST相图。15分答：分为热力学相容性和工艺相容性两类。热力学相容性是指相互混合的组分以任意比混合，都能形成均相体系，这种相容性叫热力学相容性。工艺相容性是指对于一些热力学相容性不太好的共混高聚物，经适当加工工艺，形成结构和性能稳定的共混高聚物，则称之为工艺相容性。相图略四、界面层的结构组成和独立相区的区别10分答：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。五、以PC/PP共混体系为例，举例说明哪些手段可以用来加强体系的相容性？10分答：1.通过共聚改变某聚合物的极性；2.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；3.在某聚合物上引入特殊作用基团；加入第三组分进行增容；4.两相之间产生部分交联，形成物理或化学缠结；5.形成互穿网络结构（IPN）；6.改变加工工艺，施加强烈的力剪切作用。六、一般采有PP熔融接枝MAH单体，并挤出制备TPU/PP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？10分答：采用PP-g-MAH作为增容剂，熔融法制备TPU/PP共混物。发现，马来酸酐接枝聚丙烯是聚氨酯与聚丙烯共混体系有效的增容剂，有效地改善聚合物共混改性原理高分子科学与工程学院2了共混物的形态和力学性能。原因：机理：PP-g-MAH中的酸酐基团可能一部分与TPU中羟基反应，另一部分是与N-H基团发生氢键作用，从而有效降低了表面张力，提高了表面粘结力。七、聚合物共混物的制备方法有那些？各有什么特点？10分答：1.物理共混法，简单机械共混技术简单的机械共混技术也称为单纯共混技术，它是在共混过程中，直接将两种聚合物进行混合制得聚合物混合材料。又包括：粉料（干粉）共混，熔体共混，溶液共混，乳液共混2.共聚-共混法特点：特点：共聚—共混法制取聚合物共混物是一种化学方法，这一点是与机械共混法显然不同的。3.互穿聚合物网络法八、增容作用的本质是什么？通常采用哪些增容方法？15分答：增容作用的物理本质：降低共混组分之间的界面张力，促进分散程度的提高；提高相结构的稳定性，使得共混塑料的性能得以提高；改善共混组分之间的界面粘结，有利于传递外力。常用的增容方法：1.利用氢键作用导致相容2.利用离子间相互作用3.利用电荷转移作用4.加入增容剂5.混合过程中化学反应所引起的增容作用6.共聚物/均聚物共混体系7.共溶剂法和IPN法一、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）注：目=1平方英寸（2.54cm×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，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，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、抗弯强聚合物共混改性原理高分子科学与工程学院3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。三、简述影响HDPE/CaCO3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/CaCO3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、填料的表面处理剂主要有哪几类，常用的表面方法有哪些？答：表面活性剂、偶联剂、有机高分子和无机物。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。七、请解释下列名词：热塑性弹性体、互穿聚合物网络（IPN）、银纹化答：热塑性弹性体：一种兼有塑料盒橡胶特性，高温下具有可塑化成型，常温下具有橡胶的弹性，实现了高弹、强度、热塑性的完美结合的材料。IPN：有两种或两种以上聚合物通过分子链段网络的相互贯穿缠结并以化学键合方式各自交联而形成的一种网络状聚合物共混物。八、聚合物共混物形态结构的基本类型有哪些？并简述各自的特点？答：1、单相连续结构，一相连续，可以看作是分散介质，又称为基体，另一相分散在连续相中，称为分散相，又称为相微区；2、两相连续结构，两组分构成连续相；3、两相交错或互锁结构，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排列，难以区分连续相和分散相。十二、影响聚合物共混物的因素有哪些？如何影响？此题范围太广，阐述主要因素即可。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。十三、聚合物共混物相容性分哪两类？各自的定义是什么？画出聚合物共混物的UCST、LCST相图。答：分为热力学相容性和机械相容性。热力学相容性：指在任何比例混合时，聚合物都能形成分子分散的，热力学稳定的均相体系，即在平衡态下聚合物大分子达到分子水平或链段水平的均匀分散。机械相容性：聚合物各组分之间存在一定的相界面亲和力，且分散较均匀，分散相粒子尺寸不太大，具有良好的物理机械性能。图略。十四、聚合物共混物的制备方法有那些？各有什么特点？答：1、简单机械混合，直接将两种聚合物进行混合，聚合物均是完全相容体系，物料的混合过程通常依靠扩散、对流和剪切三种作用完成，通常只有物理变化，包括干粉共混法、熔体共混法、溶液共混法和乳液共混法。2、反应性共混技术：两种或者多种聚合物在混炼过程中同时伴随一种或多种聚合物的化学反应，最终导致聚合物之间产生化学键接，包括反应性密炼和反应性挤出。3、共聚-共混法：首先制备一种聚合物，然后将其溶于另一种聚合物的单体中，形成均匀溶液后引发单体与原先的聚合物发生接枝共聚，同时单体还会发生均聚作用。4、IPN技术：它含有两种聚合物材料，其中每一种聚合物都是网状结构，每种聚合物必须在另一种聚合物直接存在下进行聚合或交联或者既聚合又交联。包括顺序IPN、同时互穿网络SIN、互穿弹性体网络IEN。相反转：制备聚合物共混物的过程中，原分散相转变为连续相，原连续相转变为分散相的过程。表面活性剂：指极少量即能改变物质表面或界面性质的物质。机械共混物：是通过采用双辊素炼、密炼，挤出机挤出等方式，将两种聚合物在熔融状态下机械混合制备的共混物。二、试描述二元相图（UCST和LCST）中典型的三个区域的相容性情况。说明UCST和LCST的概念和意义。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聚合物共混改性原理高分子科学与工程学院4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。三、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。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