第一章绪论
第二章高分子材料共混改性
1.什么是相容性，以什么作为判断依据？
是指共混无各组分彼此相互容纳，形成宏观均匀材料的能力，其一般以是否能够产生热力学相互溶解为判据。
2.反应性共混体系的概念以及反应机理是什么？
是指在不相容或相容性较差的共混体系中加入（或就地形成）反应性高分子材料，在混合过程中（例如挤出过程）与共混高分子材料的官能团之间在相界面上发生反应，使体系相容性得到改善，起到增容剂的作用。
3.高分子材料体系其相态行为有哪几种形式，各自有什么特点，并举例加以说明。
（1）具有上临界混溶温度UCST，超过此温度,体系完全相容,为热力学稳定的均相体系;低于此温度为部分相容,在一定的组成范围内产生相分离。如:天然橡胶-丁苯橡胶。
（2）具有下临界混溶温度LCST，低于此温度,体系完全相容,高于此温度为部分相容。如:聚苯乙烯-聚甲基乙烯基醚、聚己内酯-苯乙烯/丙烯腈共聚物。
（3）同时出现上临界混溶温度UCST和下临界混溶温度LCST，如苯乙烯/丙烯腈共聚物-丁腈橡胶等共混体系。
（4）UCST和LCST相互交叠，形成封闭的两相区
（5）多重UCST和LCST
4.什么是相逆转，它与旋节分离的区别表现在哪些方面？
相逆转（高分子材料Ａ或高分子材料B从分散相到连续相的转变称为相逆转）也可产生两相并连续的形态结构。
（1）SD起始于均相的、混溶的体系,经过冷却而进入旋节区而产生相分离,相逆转主要是在不混溶共混物体系中形态结构的变化。
（2）SD可发生于任意浓度,而相逆转仅限于较高的浓度范围
（3）SD产生的相畴尺寸微细,而相逆转导致较粗大的相畴,
5.相容性的表征方法有哪些，试举例加以说明。
玻璃化转变法、红外光谱法、差热分析(DTA)、差示扫描量热法(DSC) 膨胀计法、介电松弛法、热重分析、热裂解气相色谱等。
玻璃化转变法：若两种高分子材料组分相容，共混物为均相体系就只有一个玻璃化温度，
完全不溶，就有两个玻璃化温度，部分相容介于前两者之间。
差示扫描量热法(DSC)：DSC测量试样按升温△T所需热量与参比材料同样升温△T所需热量之差，从而定出试样的玻璃化转变T g。
红外光谱法：对于相容的高分子材料共混体系,由于不同高分子材料分子之间有强的相互作用,其所产生的光谱相对两高分子材料组分的光谱谱带产生较大的偏离(谱带频率的移动和峰形的不对称加宽等)，由此而表征相容性的大小。
6.提高相容性的方法有哪些？举例加以解释。
（1）加强基团间的相互作用，例如苯乙烯和含强极性-CN基团的丙烯腈共聚后，就能和许多高分子材料如聚碳酸酯、聚氯乙烯等形成相容体系。
（2）接枝嵌段共聚共混如嵌段共聚共混制取乙丙橡胶与聚丙烯的共混物。
（3）添加第三组份增容剂LDPE／PP共混物中加入含PP和PE嵌段-EPCAR,提高强度。
（4）形成互穿高分子材料网络(IPN)
7.简述增容剂的作用机理，对比反应型增容剂和非反应型增容剂的优劣。
按增容剂与不基体的作用形式可增容剂将分为非反应型和反应型两大类，反应型增容剂是指共混时伴随着化学反应，与共混组分能生成化学键。而非反应型增容剂只起到“乳化剂”的分散作用，降低其相界面间的张力，从而达到增容的目的。
与非反应型增容剂相比，反应型增容剂具有制造成本低、添加量少、增容效果好、增容效率高等特点，
8.试说明高分子材料共混物有哪几种形态结构？
高分子材料共混物可分为均相和两相结构。
两相结构中又分为：单向连续结构，两相互锁或交错结构，相互贯穿的两相连续结构。
9.以具体实例说明弹性体增韧，非弹性体增韧、无机粒子的增韧机理。
弹性体增韧：NBR改性PVC，NBR橡胶小球可以作为应力集中体，诱发银纹或剪切带，外力作用的能量通过银纹或剪切带的形成而耗散掉。
非弹性体增韧：在PC韧性基体中添加PS（脆性塑料），当韧性基体受到外力拉伸应力时，会在垂直于拉伸应力的方向上对脆性塑料粒子施以压应力。脆性粒子在静压力作用下发生塑性形变，将外力作用能量耗散掉。
无机粒子的增韧：PVC里加入纳米CaCO3,受到外力作用时，微小的刚性粒子引发大量银纹，同时塑料基体也产生塑性变形，吸收冲击能量，达到增韧效果。
10.影响刚性粒子增韧的因素有哪些？
a.基体韧性：高分子材料基体的初始韧性越大.则增韧的效果越明显
b.界面黏结性：为了使在刚性粒子赤道而上产生强应力，必须使基体与填料界而有适当的界而粘合以满足应力传递。
c.粒子大小及用量：刚性粒子的加入量存在一最佳值。
d. 粒间基带厚度
e. 分散相模量：分散相的屈服应力与分散相和基质间的界而黏结越接近，才能起到较好的增韧作用。
f. 刚性粒子增韧与基体结晶行为的关系：无机填料对结晶性高分子材料具有成核作用，而填料的表面处理不仅对填料的成核能力有明显的影响，而且使结晶的成长过程发生变化。11. 简述概念
银纹现象相畴最低临界相容温度相容性功能性聚合物共混物
银纹现象：玻璃态聚合物在应力作用下会产生发白现象---应力发白现象，
相畴：在复相聚合物体系中，每一相都以一定的聚集形态存在。因为相之间的交错，所以连续性较小的相或不连续的相就被分成很多的微小区域。
最低临界相容温度：低于此温度,体系完全相容,高于此温度为部分相容。
“相容性”代表热力学相互溶解，共混时，混合自由焓ΔG m＜0 。
功能性聚合物共混物是指除通用性能之外，具有某种特殊功能（如抗静电性、高阻隔性、离子交换性等）的聚合物共混物。
12.简述聚合物共混物界面层的形成步骤。分析提高两相之间的办法。
两相之间的相互接触；
两种聚合物大分子链段之间的相互扩散。
增加两相之间的接触面积有利于大分子链段之间的相互扩散、提高两相之间的粘合力。
具体办法：高效率的共混机械；采用IPN技术；采用增容剂。
第三章高分子材料化学改性
1．“不同单体对同一种自由基或者是同一种单体对不同自由基具有不同的反应活性”，试解释导致这种差异的原因。
导致这种差异的原因是其取代基的结构效应所致，具体表现在三个方面：
（1）共轭效应：取代基的共轭效应越强，则单体愈活泼，而其产生的自由基越稳定，活性越小。取代基对自由基的共轭效应强弱如下：
-Ph，-CH=CH2 > -CN,-COR > -COOR >-Cl > -OCOR , -R > -OR, -H
（2）位阻效应
位阻效应是指取代的大小、数量、位置对单体共聚的影响。
（3）极性效应
取代基的极性也会影响单体和自由基的活性。带强推电子取代基的单体与带强吸电子取代基的单体组成的单体对由于取代基的极性效应，正负相吸，因而容易生成交替共聚物。
2．自由基共聚合反应的实施方法有哪几种，试对各种方法进行比较并举例说明。
本体聚合溶液聚合悬浮聚合乳液聚合
配方成分单体、引发剂单体、引发剂、
溶剂
单体、引发剂、
水和分散剂
单体、引发剂、
水和乳化剂
引发剂油溶性引发剂油溶性引发剂油溶性引发剂水溶性引发剂难度控制难较难易易
聚合特点提高反应速率
分子量下降，
分子量分布加
宽
伴向溶剂转移
分子量小，分
子量分布窄
提高反应速率
分子量下降，
分子量分布加
宽
可同时提高反
应速率与分子
量
生产特征体系温度高
设备简单
间歇生产
产物可直接使
用
散热容易，可
连续生产
散热容易，可
连续生产，产
物要提纯净化
散热容易，可
连续生产
代表产品PS,PVC,HDPE 乙丙橡胶丁苯橡胶丁腈橡胶
氯丁橡胶
3.以SBS为例说明其结构特征与合成方法。
SBS的多种制备途径:
① BuLi为引发剂，依次加入苯乙烯、丁二烯、苯乙烯相继聚合S→B→S
②萘钠使丁二烯先聚合形成双负离子，再在两端引发苯乙烯聚合S←B→S
③先制成SB，再用适当偶联剂连接起来 S→B…X…B←S
4. 嵌段共聚物不能用自由基共聚反应来制备，需用特殊方法来合成，试举例说明。方法种类
活性聚合
（依次加入不同单体）负离子法、正离子法、配位负离子法、自由基法、基团转移法、活性开环聚合法
扩链反应法遥爪高分子材料、活性高分子材料、扩链剂
逐步聚合法缩聚反应、端基官能团、共缩聚
其他方法自由基交联法、缩聚物链交换法、特殊引发剂法、力化
学法、光分解法
5.试说明接枝共聚物的制备方法及其反应机理。
方法种类机理
主链大分子+ 单体引发剂法用自由基聚合引发剂或与主链大分子有关的氧化还
原反应引发体系，在主链形成自由基。也可在主链
上形成阳离子或阴离子引发中心
链转移法在主链上引入SH等易发生链转移的基团
辐射聚合法预辐射处理法和同时辐射处理法
光聚合法增加光敏剂或将光敏基团引入主链大分子
机械力化学法利用摩擦力来切断主链或侧链来产生自由基
6. 试对自由基聚合、阳离子聚合和阴离子聚合从单体、引发剂、反应机理、活性种、温度及
溶剂条件等方面加以对比说明。
高分子材料吸收紫外线后，会使高分子材料处于高能状态，通过光化学反应，引起高分子材料降解和交联，发生老化现象。防光氧老化可以通过:①光屏蔽作用；②紫外线吸收作用；③猝灭作用。
7. 论述共聚物结构与性能的关系。
聚合反应自由基聚合离子聚合
阳离子聚合阴离子聚合
聚合单体弱吸电子基的烯类
单体，共轭单体推电子取代基的烯类单
体，共轭单体，易极化为
负电性的单体
吸电子取代基的烯类单
体，共轭单体，易极化为
正电件的单体
引发剂(催化剂) 过氧化物，偶氮化
物，氧化还原体系
Lewis酸，质子酸，阳离
子生成物，亲电试剂
碱金属，有机金属化合物，
碳阴离子生成物，亲核试
剂
活性中心自由基C·碳阳离子C+碳阴离子C-
阻聚剂生成稳定自由基和
稳定化合物的试剂：
对苯二酚，DPPH 亲核试剂：水，醇，酸，
酯，胺类
供给质子的试剂：水，醇，
酸等活泼氢物质及CO
2
，氧
等
聚合机理双基终止，特征为慢
引发、快增长、有终
止。不能双基终止。通过单分
子自发终止，或向单体、
溶剂等链转移终止。特征
为快引发、快增长、易转
移、难终止。
不能双基终止。较难发生
链终止，需加入其他试剂
使之终止。一般为快引发、
慢增长、无终止。
聚合温度一般50～80℃0℃以下0℃以下或室温
水、溶剂的影响可用水作溶剂，溶剂
对聚合反应影响小
水会离子聚合终止。离子聚合中，溶剂的极性和溶剂
化能力，对引发和增长活性中心的形态有极大影响，
从而影响聚合速率、产物分子量及立体规整性。一种
离子聚合的溶剂常是另一种离子聚合的链转移剂或
终止剂，不可颠倒使用。
聚合方法本体，溶液，悬浮，本体，溶液
乳液
就共聚物的聚集态结构中链的规整性,共聚物聚物的玻璃化温度,熔点,溶解性,机械性能以及大分子链的降解等几个方面讨论共聚物结构与性能的关系。
规整性好，分子链相互作用强的高分子材料易结晶。 玻璃化温度有公式12
121W W Tg Tg Tg =+，
无规共聚物的熔点T m 与共聚单体的量的关系：A a
m m X H R T T ln 110?-=- 在无规共聚物中加入一些改善材料的吸湿性、防污性、阻燃性和染色性的共聚单体后，其强度等有不同程度的下降。
无规共聚一般会破坏高分子材料的分子规整性，因此会导致高分子材料降解性的提高。 高分子材料热降解时，可发生多种反应，最主要的是解聚、无规断链及侧基脱除。
解聚：在热作用下，大分子末端断裂，生成自由基，然后按链式机理迅速逐一脱除单体而降解。 无规断链：高分子材料受热时主链发生随机断裂，分子量迅速下降，但单体收率很低，这类热解反应即为无规断链.
侧基脱除：
10. 按制备方法，对IPN 进行分类，并加以说明。
可分为分步IPN ，同步IPN ，胶乳IPN 等。
分步IPN ：是先合成交联的高分子材料1，再用含有引发剂和交联剂的单体2使之溶胀，然后使单体2就地聚合而制得。包括逆－IPN ，完全IPN ，半IPN ，渐变IPN ，Millar IPN. 同步IPN ：将两种单体混溶，使两者以互补干扰得方式各自聚合并交联。
胶乳IPN ：以乳液聚合方法合成得分步IPN 。
另外还有互穿网络弹性体（IEN ）和热塑性IPN ，AB-交联高分子材料。
~+CH 2CH 2~CH CH CH CH CH CH~2H Cl
第四章填充改性及纤维增强复合材料
1.什么叫填料？聚合物改性过程中常用的填料有哪些？简述它们的性能。
答：（1）在聚合物中改性过程中，为了降低成本或改善聚合物的性能而加入的有机过或无机填充剂。
（2）常用的填料主要包括：碳酸盐类、硅酸盐类、金属氧化物与金属氢氧化物类、金属粉类、碳素类等、木粉等。
（3）略
2.简述纳米碳酸钙的基本性质及其在聚合物填充改性中的应用实例。
答：纳米碳酸钙是近年来高分子改性中的一种重要无机填料，由于纳米材料的小尺寸效应，导致纳米碳酸钙填充改性的聚合物材料在性能方面优于传统无机填料改性的聚合物材料。具体表现在填充量很少时，就可以使聚合物基体材料的刚性和韧性同时得到一定程度的提高，从而为传统聚合物改性技术提供了新的机遇。
3.简述木塑复合材料的发展前景。
答：随着世界范围内环境保护意识的不断加强，人们对传统填充改性聚合物体系提出了新的要求，即在满足力学性能和使用性能的前提之下，同时还要满足有关环境保护方面的要求。这对玻璃纤维增强聚合物材料提出了挑战，而以天然纤维材料为基础，通过化学和物理改性的手段，得到目数较高的纤维素材料，然后再同聚合物基体材料进行复合，是未来解决上述问题的一个切实可行的新思路。
4.常用增强纤维有哪些主要品种？它们各有什么特性？
答：按组成分：A、C、D、E、R、S等；
按截面大小分：初级、中级、高级；
按长度分：连续玻璃纤维、短切玻璃纤维。
（略）
5.从结构观点分析芳纶和超高相对分子质量聚乙烯纤维具有高强度、高模量的原因。
答：芳纶：液晶纤维固有的高取向性及主链结构的高度刚性；
超高相对分子质量聚乙烯纤维：大分子结构的高度结晶性和分子链的高取向性。：大分子结构的高度结晶性和分子链的高取向性。
6.什么是偶联剂？简述高分子改性过程中常用偶联剂的品种和基本特性。
答：偶联剂是一类具有两性结构的物质，它们分子中的一部分基团可与无机表面的化学基团反
应，形成化学键合；另一部分基团则有亲有机物的性质，可与有机分子发生化学反应或产生较强的分子间作用。
主要品种：硅烷偶联剂钛；酸酯偶联剂；铝酸酯偶联剂；复合偶联剂等。
7.简述粉体增强热塑性复合材料的制备过程。
答：原辅材料的预处理；计量；混合；熔融共混挤出；冷却切粒；混合与包装。
8.举例说明粉体增强聚丙烯材料的应用。
答：聚丙烯是五大通用塑料之一，今年来的产量增加幅度较大，主要原因是成本较低，力学性能突出。目前填充改性聚丙烯材料的应用包括汽车仪表板、汽车内饰件、汽车保险杠等汽车专用料。
9.简述纤维增强复合材料的常用生产方法及其工艺特点。
答：层压成型工艺、手糊成型工艺、袋压成型工艺、模压成型工艺、缠绕成型工艺
成型比较简单方便；材料与制品的成型同时完成。
10.纤维增强复合材料具有哪些方面的力学性能？
答：比强度高、各向异性、弹性模量和层间剪切强度低、性能分散性大等。
第五章高分子材料的表面改性
1．简述电晕放电处理的特点及其对高分子材料表面结构与性能的影响。
电晕处理优点：处理时间短、速度快、操作简单、控制容易。
电晕处理缺点：效果不稳定。
对高分子材料表面结构与性能的影响表现在：引发高分子材料表面化学键断裂，生成自由基，在有氧条件下，自由基迅速与氧气结合生成含氧官能团。由于分子链氧化降解，产生表面刻蚀作用，表面粗糙度发生明显变化。高分子材料表面与水的接触角、表面能下降，表面张力增大。高分子材料表面润湿性得到改善，黏接强度提高。
2．简述火焰处理与热处理的区别，进行此类处理时要注意哪些问题？
火焰处理特定混合气体形成的火焰与高分子表面直接接触，而热处理是将高分子材料暴露在约500℃热空气中。
注意的问题：（1）提高高分子材料的表面能具有暂时性，所以处理完以后必须在20min 内完成印刷和喷涂作业；（2）应注意选择适当的温度和时间，以免“烧伤”表面，形成过厚的氧化层；（3）防止材料变形。
3．高分子材料表面金属化方法有哪些？简述各方法工艺过程与特点。
主要有湿法技术和两种。湿法技术包括电镀和化学镀
化学镀是利用强还原剂在非金属表面进行氧化还原反应,使金属离子沉积在非金属镀件上的过程。化学镀前处理工艺如下：
去应力→除油（脱脂）→水洗→中和→水洗→粗化→水洗→敏化→水洗→活化→还原→化学镀。直接电镀是是将塑料活化后，在特定活化剂中沉积Pb-Sn复合层，然后在特定溶液中将锡置换为铜，使其具有导电性，水洗后，直接电镀酸性光亮铜或光亮镍。
干法技术主要有真空蒸镀，金属转移镀等。
真空蒸镀是在1.3×10 -2～1.3×10-3Pa的真空中加热金属材料，使它在极短时间内熔融、蒸发，蒸发了的金属材料分子沉积在高分子材料表面形成镀膜层。
金属转移镀是用金属喷涂法在模具工作表面喷涂一层金属，再在金属喷涂层上铺覆复合材料预浸料，然后热压固化，复合材料制件成型脱模后，金属喷涂层将转移到复合材料制件表面。4．什么是离子注入？简述离子注入的特点。
离子注入(Ion implantation)就是将工件放在离子注入机的真空靶室中，在几十至几百千伏的电压下，把所需元素离子注入到工件表面，形成一层在组织和结构上都不同于底材的注入层，从而改善材料性能。
离子注入特点：(1)离子注入基体的过程是一个非热平衡过程，因此，原则上可以将任何元素注入到固体中，注入元素的种类、能量和剂量均可选择，并能精确控制。(2)由于离子是在高能状态下强行挤入基体的，因此基体材料不受限制可获得其他方法不能得到的新合金相。(3)注入元素进入基体后呈高斯分布，不形成新的界面，没有因界面引起的腐蚀、开裂、起皮、剥落等其他涂层容易产生的缺陷，从而解决了许多涂层技术中存在的粘附问题和热膨胀系数不匹配问题。(4)由于离子注入处理可以在接近室温的条件下进行，不存在热变形问题，不需对零件进行再加工或再热处理。(5)离子注入处理是在高真空条件下进行的，不受环境影响，基体外表没有残留物，能保持原有的外廓尺寸精度和表面光洁度，特别适合于高精密部件的最后工艺。(6)离子注入功率消耗低，以表面合金代替整体合金，节约大量稀缺金属和贵重金属，而且没有毒性，利于环保。(7)离子注入工艺的缺点是设备一次性投资大，注入时间长、注入深度浅、视线加工等缺点，不适合复杂形态构件改性。
5．简述离子注入改性的机理及其对高分子材料表面结构的影响。
离子注入对高分子材料的改性，是通过离子注入使材料的结晶、组分以及分子空间位置的变化来实现的，是一种采用物理方法来达到化学目的的手段。
离子注入的对材料结构的影响有三个方面：（1）大分子链被打断成为活性自由基，自由基之间相互结合生成三维网状交联结构。（2）在离子注入过程中，离子能量传递给晶格，并促使高分子材料表面发生剧烈的结构变化，注入样品表面粗糙度加大。（3）高分子材料受离子轰击，碳氮、碳氢及碳氧键被打断，形成新的化学键并导致大分子构成元素的变化。（4）产生导致新化学键形成的微合金。
6．分子高分子材料表面难粘的原因，简述改善难粘的方法和原理。
原因：（1）表面能低，接触角大，印墨、粘合剂不能充分润湿基材；（2）结晶度高，化学稳定性好，它们的溶胀和溶解都要比非结晶高分子困难，当溶剂型胶粘剂(或印墨、溶剂) 涂在难粘材料表面，很难发生高分子材料分子链成链或互相扩散和缠结，不能形成较强的黏附力；（3）聚烯烃、氟塑料等均属非极性高分子材料，印墨、胶黏剂吸附在被粘材料表面是由范德华力(分子间作用力)中较弱的色散力所引起的，因而黏附性能较差。（4）聚烯烃类树脂中含有或添加低分子量物质的析出，形成强度很低的薄弱界面层，表现出黏附性差。
原理：（1）在聚烯烃等难粘材料表面的分子链上导入极性基团；（2）提高材料的表面能；(3)提高制品表面的粗糙度；(4)消除制品表面的弱界面层；
7．什么是聚合物的力化学反应？包括哪几种类型？力化学黏接是基于哪类反应？
聚合物在受到外力(如粉碎、振动研磨、塑炼等)作用时，会产生化学反应，称为聚合物的力化学反应。
这种反应有两类，一类是在外力作用下的高分子健产生断裂而发生化学反应，包括力降解、力交联、力接枝等；另一类是应力活化聚合反应。
力化学黏接是基于外力作用下的高分子健产生断裂而发生化学反应。
8．什么是等离子体和低温等离子体？等离子体处理对高分子材料表面有何作用？
等离子体是指电离气体。它是电子、自由基、正负离子，并与激发态原子、分子混杂的状态。其中正负电荷数量和密度基本相同，故称等离子体。低温等离子体是低气压（100-10Pa）放电(辉光、电晕、高频、微波)左右时产生的电离气体。
作用：(l)高分子材料自由基的重新组合可能引起高分子材料表面的交联。（2）等离子体处理可在高分子材料表面引进各种极性基团。（3）离子体处理导致的表面刻蚀。（4）改善表面的润湿性，使高分子材料的表面张力增大，接触角变小；表面能提高，与其他材料的黏结强度大大增强。
天 然 高 分 子 改 性 材 料 的 发 展 以 及 运 用 景 姓名：李毅 学号：5404310016 专业班级：工业工程101
天然高分子改性材料的发展以及运用 姓名：李毅学号：5404310016 班级：工业工程101 摘要：本文介绍了淀粉、木质素、甲壳素、壳聚糖及瓜尔胶等几种天然高分子材料的研究进展以及改性方法，同时通过几种不同的化学反应详细介绍了壳聚糖的应用，同时介绍了其他几种在当代生活不同领域的应用。 关键词：天然高分子，改性，羧甲基化反应，酯化反应，酰化反应，接枝反应，运用，阻燃和耐热。 正文部分： 1.引言 近年来基于石油产品的合成高聚物材料也已广泛应用于包装、日用品、医用、建材、宇航、工业和农业各个领域，。然而，基于石油资源的合成高分子材料大量使用不仅造成环境污染，而且以后将面临石油资源逐渐枯竭的威胁。而天然高分子来源于自然界中动物、植物和微生物，它们是取之不尽，用之不竭的可再生资源。所以在石油资源日益匮乏和价格持续高涨之际，天然高分子的研究和利用出现新的发展机遇。天然高分子中含量最丰富的资源包括纤维素、木质素、甲壳素、淀粉、各种动植物蛋白质以及多糖等，它们具有多种功能基团，可通过化学、物理方法改性成为新材料，也可通过化学、物理及生物技术降解成单体或低聚物用作能源以及化工原料。因此，近年在该领域的基础和应用研究的优秀成果以及日益增强的全球环境法则的压力共同作用下已孵化出这一新兴行业。 2.天然高分子材料的研究进展以及运用 2.1 淀粉 天然淀粉资源十分丰富，如土豆、玉米、木薯、菱角、小麦等均有高含量的淀粉，据统
计，自然界中含淀粉的天然碳水化合物年产量达5000亿t，是人类可以取用的最丰富的有机资源。淀粉及其衍生物是一种多功能的天然高分子化合物，具有无毒、可生活降解等优点。它是一种六元环状天然高分子，含有许多羟基，通过这些羟基的化学反应生产改性淀粉，另外，淀粉还能与乙烯类单体如丙烯腈、丙烯酸、丙烯酰胺等通过接枝共聚反应生成共聚物。这些共聚物可用作絮凝剂、增稠剂、黏合剂、造纸助留剂等。近年来淀粉的接枝共聚研制新型絮凝剂在国内也取得长足进展，有人用淀粉与二甲基二烯丙基氯化铵接枝共聚制得阳离子淀粉，实验对炼油废水、生活废水有较好的处理效果，COD去除率可达70％以上，色度残留率低于20％，是一种较好的絮凝剂。淀粉-聚丙烯酰胺接枝共聚物作为有机高分子絮凝剂的研究早巳受到人们的重视，并有不少成果问世。我国尹华等以淀粉为基本原料，加入丙烯酰胺、三乙胺、甲醛和适量的盐酸进行接枝共聚反应，合成出一种阳离子型高分子絮凝剂FNQE，该药剂具有独特的分子结构和较高的相对分子质量分布。FNQE对高岭土悬浊液有良好的絮凝除浊效果，对城市污水在投药量为10mg／L时即能达到理想的净化效果，浊度、色度的去除率均在90％以上。 2.2 ，木质素 木质素与纤维素、半纤维素粘结在一起形成植物的主要结构，是植物界中非常丰富的天然高分子。相对于其它天然高分子，木质素具有更为复杂的组成及多级结构，是最难认识和应用的天然高分子之一。但是，木质素分子具有众多不同种类的活性官能基，兼具可再生、可降解、无毒等优点，而且工业木质素来源于造纸黑液，成本低廉，因而被视为优良的绿色化工原料，其综合利用备受关注。在应用和研究较为活跃的木质素高分子材料领域，可通过化学反应和物理共混将木质素与酚醛树脂、聚氨酯、聚烯烃、橡胶、聚酯、聚醚、淀粉、大豆蛋白等复合，提高材料的性能并降低成本。木质素是一种与工程塑料极为相似的，具有高
第一章绪论 第二章高分子材料共混改性 1.什么是相容性，以什么作为判断依据？ 是指共混无各组分彼此相互容纳，形成宏观均匀材料的能力，其一般以是否能够产生热力学相互溶解为判据。 2.反应性共混体系的概念以及反应机理是什么？ 是指在不相容或相容性较差的共混体系中加入（或就地形成）反应性高分子材料，在混合过程中（例如挤出过程）与共混高分子材料的官能团之间在相界面上发生反应，使体系相容性得到改善，起到增容剂的作用。 3.高分子材料体系其相态行为有哪几种形式，各自有什么特点，并举例加以说明。 （1）具有上临界混溶温度UCST，超过此温度,体系完全相容,为热力学稳定的均相体系;低于此温度为部分相容,在一定的组成范围内产生相分离。如:天然橡胶-丁苯橡胶。 （2）具有下临界混溶温度LCST，低于此温度,体系完全相容,高于此温度为部分相容。如:聚苯乙烯-聚甲基乙烯基醚、聚己内酯-苯乙烯/丙烯腈共聚物。 （3）同时出现上临界混溶温度UCST和下临界混溶温度LCST，如苯乙烯/丙烯腈共聚物-丁腈橡胶等共混体系。 （4）UCST和LCST相互交叠，形成封闭的两相区 （5）多重UCST和LCST 4.什么是相逆转，它与旋节分离的区别表现在哪些方面？ 相逆转（高分子材料Ａ或高分子材料B从分散相到连续相的转变称为相逆转）也可产生两相并连续的形态结构。 （1）SD起始于均相的、混溶的体系,经过冷却而进入旋节区而产生相分离,相逆转主要是在不混溶共混物体系中形态结构的变化。 （2）SD可发生于任意浓度,而相逆转仅限于较高的浓度范围 （3）SD产生的相畴尺寸微细,而相逆转导致较粗大的相畴, 5.相容性的表征方法有哪些，试举例加以说明。 玻璃化转变法、红外光谱法、差热分析(DTA)、差示扫描量热法(DSC) 膨胀计法、介电松弛法、热重分析、热裂解气相色谱等。 玻璃化转变法：若两种高分子材料组分相容，共混物为均相体系就只有一个玻璃化温度，
高分子材料在生活中的重要性 1定义 高分子材料：以高分子化合物为基础的材料。高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料，高分子是生命存在的形式。所有的生命体都可以看作是高分子的集合。 2来源 高分子材料按来源分为天然、半合成（改性天然高分子材料）和合成高分子材料。天然高分子是生命起源和进化的基础。人类社会一开始就利用天然高分子材料作为生活资料和生产资料，并掌握了其加工技术。如利用蚕丝、棉、毛织成织物，用木材、棉、麻造纸等。19世纪30年代末期，进入天然高分子化学改性阶段，出现半合成高分子材料。1907年出现合成高分子酚醛树脂，标志着人类应用合成高分子材料的开始。现代，高分子材料已与金属材料、无机非金属材料相同，成为科学技术、经济建设中的重要材料。 3高分子材料的现状 4分类 高分子材料按来源分为天然、半合成（改性天然高分子材料）和合成高分子材料。 天然高分子是生命起源和进化的基础。人类社会一开始就利用天然高分子材料作为生活资料和生产资料，并掌握了其加工技术。如利用蚕丝、棉、毛织成织物，用木材、棉、麻造纸等。19世纪30年代末期，进入天然高分子化学改性阶段，出现半合成高分子材料。1870年，美国人Hyatt用硝化纤维素和樟脑制得的赛璐珞塑料，是有划时代意义的一种人造高分子材料。1907年出现合成高分子酚醛树脂，真正标志着人类应用化学合成方法有目的的合成高分子材料的开始。1953年，德国科学家Zieglar和意大利科学家Natta，发明了配位聚合催化剂，大幅度地扩大了合成高分子材料的原料来源，得到了一大批新的合成高分子材料，使聚乙烯和聚丙烯这类通用合成高分子材料走人了千家万户，确立了合成高分子材料作为当代人类社会文明发展阶段的标志。 高分子材料按特性分为橡胶、纤维、塑料、高分子胶粘剂、高分子涂料和高分子基复合材料等。 ①橡胶是一类线型柔性高分子聚合物。其分子链间次价力小，分子链柔性好，在外力作
1填充改性：在聚合物基体中或在聚合物加工成型过程中加入一系列在组成结构不同固体添加物。 2混杂增强：是一种以上不同品种的增强纤维或其他增强材料匹配在一起用于聚合物得到复合材料。3纤维的临界长度lc：以基体包裹纤维的复合物在顺纤维轴上拉伸。当从整体传到纤维上的应力刚能使纤维断裂时纤维的应有长度。 4IPN：是两种或两种以上的共混聚合物，分子链相互贯穿并至少一种聚合物分子链以化学键的方式交联而形成的网络结构。 5高分子合金：在显微镜下观察可以聚合物共混物具有类似金属合金的相结构（即宏观不分离，微观非均相结构）称为高分子合金。 6相容性：指聚合物彼此互相容纳，形成宏观均匀材料的能力。 7纳米复合材料：指其中至少有一相物质是纳米级（1—100nm）范围内的多相复合材料。 8海-岛结构：是一种两相体系，且一项为连续相，一相为分散相，分散相分散在连续相中，就好像海岛分散在大海中一样。 9等粘点：A组分与B组分熔体黏度相等的这一点，称为“等黏点” 问答可能题 1.熔融态化学反应类型及各自的影响因素？ 答：类型：交联反应、接枝反应、降解反应、官能团反应。 影响交联因素：1过氧化物的品种与用量2交联时 间与温度3环境气氛4抗氧剂5酸性物质6填充剂 7助交联剂 影响接枝因素：1接枝单体的含量2引发剂3反应 温度4反应时间5交联或降解的控制6共单体 2填料的性质？ 答：（1）几何形态特征：球状（加工流动性）：玻璃微珠片状（刚性）：云母、滑石粉 （2）粒径小，填充效果好（分散均匀） 粒径表示方法：1.平均粒径（） 2.目数（每平方英寸筛网上的筛孔数） 3.比表面积（）（3）表面形态与性质：光滑（加工流动性）、粗糙（机械互锁、有大量微孔（有一定互锁作用） 3.填料的分散混合过程？ 答：大致分四个过程。<1>使聚合物添加剂粉碎。将聚合物和填料加入到体系中，在外界作用下将大块聚合物和添加剂破碎成较小粒子。 <2>使添加剂渗入到聚合物中。聚合物在剪切热和传导热作用下，降到黏流状时，使速度加快，较小粒子克服聚合物内聚力，渗入到聚合物中。、 <3>分散。较小粒子进一步减小，直到粒子大小，固相粒子逐渐分散。 <4>分布均化。分散固相粒子逐渐混合，直至均匀分散到聚合物中。 5增强纤维种类及各有那些常用的表面处理方法？答：玻璃纤维、碳纤维和植物纤维等。 玻璃纤维的表面处理方法：硅烷偶联剂处理、表面接枝处理、酸碱刻蚀处理。 碳纤维表面处理法：气相氧化法、液相氧化法、阳极氧化法、等离子体氧化法。 植物纤维的表面处理方法：热处理法、碱处理法、改变表面张力法、偶联法、表面接枝法。 7纤维状加工过程易碎问题？措施：1.后期加入纤 维 2.提高熔融温度 3.降低剪切力 8简述制造纤维增强材料片材的常用方法？ （1）熔融浸渍法。首先将连续纤维或短切纤维制成毡或针刺毡，经预热与挤出机挤出的热塑性树脂薄层，通过浸渍，冷却固化，最后切割。 （2）悬浮沉积法。将纤维和树脂均匀分布在水中，使纤维釜单丝分散，树脂单粒分散，通过流浆箱和成型网加入絮凝剂，凝聚与水分离形成湿片，通过干燥，黏合，压扎成片材。 （3）静电吸附热压法。将热塑性树脂制成薄膜带电，通过短纤维槽时，纤维吸附在薄膜上，然后压合。（4）液态化床法。将一定粒度粉末树脂放在流动床的孔床上，使其带一定量静电荷，并翻腾是树枝附在接地纤维上通过切断器被切成定长再通过热轧区和冷却区而制成片材。 9影响共混物结构形态的因素？ 答：1相容性。相容性越好，聚合物越容易扩散而 达到均匀混合。2配比与黏度的综合影响。（P157. 图4-16）3.内聚能密度。内聚能密度大的聚合物，其分子间作用力大，不易分散，因此在共聚物体系 中更趋于分散相。4制备方法不同的制备方法会产 生不同的形态结构。 10提高共混物相容性的方法？ 答：（1）对聚合物进行化学改性（2）加入增溶剂（3） 改善共混加工工艺（4）在共混组分间交联（5）共 溶剂法和IPN法。 12.聚合物的填充效果通过哪几方面评价？为什么 答：1聚合物填充改性的经济效果利用填料实现 聚合物的填充改性，其目的是降低成本改善材料的 某些性能。2填充聚合物的力学性能作为材料使 用强度是应用的基础。3填充聚合物的热性能。 12.无机纳米粒子增韧机理？ 答1.刚性无机粒子产生应力集中效应，引发周围树 脂产生微开裂，吸引一定的变形功： 2.刚性粒子存在使基体树脂裂纹扩展受阻和钝化， 终止裂纹继续开裂： 3.填料的微细化，例子比表面积增大，产生微开裂， 吸引更多冲击能量阻止材料的断裂： 6界面结合对力学性能的影响？ 界面强度高低，对聚合物各方面的影响显著，最突 出的是力学性能。（1）拉伸强度：在平行于取向方 向，拉伸强度提高。垂直于取向方向时，若纤维与 聚合物结合强度比较好时，则强度提高，否则不提 高。当纤维无取向时，则各同性时，各方向强度均 有所提高。（2）韧性与冲击强度：当纤维自身的强 度小于界面强度与摩擦力之和时，即受到作用时， 纤维发生断裂。此时对其冲击性能不利，当纤维自 身的强度大于两者之和时，则会发生脱出，对冲击 作用有吸收作用，提高其冲击强度。 11层状纳米材料的性能？ 答：1.力学性能和耐热性 2.高阻隔特性 3.阻燃性 4.导电功能 5.抗菌功能 6.吸波特性 7.各向异性 14什么是混杂增强、是混杂效应？混杂方式有哪 些？ 答：增强聚合物复合材料是由两种或两种以上不同 品种的增强纤维或其他增强材料匹配在一起用于 聚合物二得到的材料。混杂效应：混杂效应是由 于多种纤维货增强材料与树脂基体的相互作用产 应的结果，有正效应和负效应。常见的形式：（1） 纤维——纤维混杂 2）纤维——无机离子混杂增强（3）纤维原位混杂 增强如 4填料体积成体的计算？P76 22配比与黏度的综合影响。（P157.图4-16） 高概率填空题 1充母料的理想横型：1填料核2偶联层3分散层4 增混层填充母料的方法1挤出法2密炼法3造粒法 4 开炼法 1改性的分类：物理改性：共混、填充、增强 化学改性：接枝、交联、嵌段、降解 2交联分为：物理交联：结晶或缠结 化学交联：以化学键形成交联 3化学反应形式：溶液形式，熔融形式（多数） 4熔融态化学反应器：密炼机、螺杆挤出机、高校 连续混合机组 5熔融态化学反应类型：交联、接指、断链、能团 反应 7填料的作用：增量，增强，赋予功能 8填料的种类：1.阻燃性的；2.增大硬度，石英 3. 减小硬度，滑石粉 9填料处理的目的：1.增加与聚合物的相容性 2. 提高界面粘合不产生分离 10常用的表面处理剂：1.表面活性剂 2.偶联剂（钛 酸酯，铝酸酯）3.有机高分子处理剂 4.无机物处 理剂 5.其他 11填充改性交联：1.经济效果 2.力学性能 3.热性 能 4.电性能，光学性能，加工性能 12加入纤维的作用：增强 13增强纤维种类：1.玻璃纤维 2.碳纤维 3…. 14纤维表面处理原则：1.极性相近原则 2.界面酸 碱匹配原则 3.形成界面化学键原则 4.引入可塑 界面原则 17共混改性方法：物理方法：机械共混法，干粉共 混法，熔融共混法，溶液共混法，乳液共混法。 化学方法：共聚-共混法，反应共混法，IPN法 18共混物的形态，结构 1.均相结构 2.非结晶聚 合物构成的多相共混体系 3.两相互锁成交错结构 4.相互贯穿的两相连续结果 5.结晶非结晶聚合物 共混物的形态，结构 19增溶剂类型 1.非反应型增溶剂 2.反应型增溶 剂 3.低分子增溶剂 20热塑性弹性体是由塑料和橡胶构成的，其中塑料 是连续的，橡胶是分散的。 21改善共混物透明性的方法 1.使参与共混的分散 相与连续相折射率相同 2.使共混物分散粒径小于 可见光波长 22在硬质PVC中加氯化PE起增韧改性作用：在软 质PVC中加氯化PE起增塑改性作用 23纳米复合材料的制备方法 1.溶胶-凝胶法 2.原 位聚合法 3.插层法 4.共混法 24共混物的形态首先划分为均相体系和两相体系。 两相体系又分：海-岛与海-海结构
材料工程类属于理工科类，是研究有机及生物高分子材料的制备、结构、性能和加工应用的 高新技术专业。材料工程科学的形成可以追溯到19世纪30年代，但直到20世纪70年代， 才得到全面的发展。目前高分子材料已被广泛应用于生活、生产、科研和国防等各个领域， 成为我国科学研究的一个重点领域。学生毕业后可以到高分子材料及高分子复合材料成型加工、高分子合成、化学纤维、新型建筑装饰材料、现代喷涂与包装材料、汽车、家用电器、电子电气、航天航空等企业从事设计、新产品开发、生产管理、市场经营及贸易部门工作，也可以到高等学校、科研单位从事科学研究与教学工作，还可以到政府部门从事行政管理、质量监督等工作。 由于高分子材料发展十分迅速，所以申请这个专业的人数也稍微偏多，竞争相对激烈。在就业方面可以从事科学研究、技术开发、工艺和设备设计、生产及经营管理等方面工作，就业前景很不错。所以美国大学的录取要求相对别的专业都会有所提高。 高分子材料与工程专业就业前景 当今,高分子材料又向着尖端领域发展，新的特殊性能高分子功能材料不断出现， 前 景十分的广阔?市场对高分子人才的需求也日益增加，无论是在日常化工，还是在高精尖端科技,高分子人才都备受欢迎，高分子材料专业的社会需求一直处于化学、材料类专业的前列?随着国际国内对环境保护的重视，印刷包装领域也在不断改进材料，如环保型印刷材料、环保型包装材料和新型数字印刷材料等都是产业发展方向，相信经过四年的学习，在印刷包装材料领域一定大有可为?高分子材料与工程专业就业前景广阔，高分子材料人才可以在绝大多数 工业领域取得发展，因为需要高分子材料的行业多得超乎你的想像?学任何专业，如果立志于毕业后干本行业，专业课是必须要学好的，另外英语也能成为你的一把利器? 高分子材料与工程专业就业前景之课程介绍 高等数学、大学物理、计算机文化基础及语言、近代化学基础（包括无机、有机、分析化学等）、物理化学、仪器分析、工程力学、高分子化学和物理、材料科学与工程基础、工程制图、化工原理、高分子材料成型加工基础、高分子材料成型机械及模具基础、聚合物 共混改性原理、机械设计基础、机械原理及计算机设计、高分子材料加工新技术、模具工程设计、模具CAD/CAE、聚合物成型机械等. 高分子材料与工程专业就业前景之培养目标 本专业培养德、智、体全面发展，掌握高分子材料合成、加工的基本原理，能在高分子材料的合成、共混改性和加工成型等领域从事科学研究、技术开发、工艺和设备设计、生 产及经营管理、教学等方面工作，并具有开拓创新精神和竞争能力的高级工程技术人才?高分子材料与工程专业就业前景之就业方向 本专业毕业生的择业面很宽，适应能力强.适合于高分子材料合成与加工、复合材料、橡胶、塑料及纤维制品等的生产企业以及研究单位的新产品研发、生产和管理工作，以及高 等院校的教学和科研.主要面向化工、建材、汽车、石油化工、航天航空、电子、家电、包装以及造船等行业. 高分子材料与工程专业就业前景之市场需求 高分子材料与工程专业为当今国内应用广泛，是研究天然及生物有机高分子材料的 设计、合成、制备以及组成、结构、性能和加工应用的充满活力的材料类学科，其工业和研究体系已经成为国民经济发展的支柱产业.高分子材料与工程专业就业前景是众多专业发 展前景好的专业之一.近年来本科毕业生读研比例均在65%以上，一次就业率均超过95%，毕业生深受国内各行业的青睐；学院注重国际化人才培养，除每年招收部分优秀学生进入学校英才班学习，与国际著名大学进行联合培养以外，还与国外多个知名高校合作，选送优秀本科生 进行联合培养；专业拥有高分子化学实验室、高分子物理实验室、功能高分子实验室和多家企业联合
天津城市建设学院 《高分子材料改性》结课作业 PVC树脂的共混改性 班级：09级材料化学（2）班 学号：09460219 姓名：张玉锐
PVC树脂的共混改性 摘要： PVC树脂由于具有一定的极性，因此与很多极性聚合物相容性很好，如丁腈橡胶、MBS、ABS及CPE等。PVC与非极性聚合物的相容性不好，共混时可以利用加入增容剂的方法来实现。 关键词： 极性 PVC树脂增容剂相容性
正文： 由于PVC树脂分子链中有大量的极性键C—Cl键，分子之间存在着较大作用力，因此PVC树脂比较坚硬，对外显示一定的脆性；另外，其分子中的C—cl键在受热时，特别是在成型加工时，容易脱去HCl分子，在大分子链中引入不饱和键，这就大大影响了树脂的耐老化性能。20世纪中期以后，人们利用物理共混的方法对PVC树脂进行了大量的改性研究。高聚物共混是一种简便而有效的改性方法。一般说来，将两种或两种以上不同的高聚物共混时，可以制备兼有这些高聚物性质的混合物。 聚氯乙烯(PVC)是最早工业化的塑料品种之一，也是产量较大的一种通用塑料，目前产量仅次于聚乙烯，居第二位。聚氯乙烯由氯乙烯(VC)按自由基历程聚合而得，其化学反应式简示为： nCH 2=CHCl—[CH2一CHC]n。 在工业上，聚氯乙烯可按悬浮聚合、乳液聚合、溶液聚合和本体聚合四种方法生产。 聚氯乙烯的共混改性聚氯乙烯(PVC)是最早工业化的树脂品种之一，目前产量仅次于聚乙烯，居第二位。聚氯乙烯是由氯乙烯单体采用悬浮、乳液、溶液或本体聚合方法按自由基历程聚合而成。分子呈无定形线形结构，无支链。分子中氯原子赋予该聚合物较大的极性与刚性，并具有良好的耐化学性、绝缘性和透光性。加入增塑剂可制得柔软曲折的聚氯乙烯制品。 聚氯乙烯的共混是聚合物之间的混合，共混体系的热力学是最重要的影响因素，也就是相容性问题。聚氯乙烯共混改性的应用主要有两种，一种是用作PVC加工助剂，另一种是用作PVC抗冲击改性剂。 (1)PVC加工助剂 ①烯酸酯类聚合物如聚丙烯酸酯类聚甲基丙烯酸酯类，或以MMA为主的共聚物。 ②苯乙烯、甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯共聚物。 ③ABS(丙烯腈／丁二烯／苯乙烯)树脂，其苯乙烯含量较高。 ④SAN(苯乙烯／丙烯腈)树脂，苯乙烯含量较高者。 ⑤聚o—甲基苯乙烯(PAMS)，线性低分子量均聚物，相容性虽比MMA为主的共聚物差，但价格便宜，另外它还有润滑作用。 (2)PVC抗冲击改性剂 ①氯化聚乙烯(CPE)。采用高密度聚乙烯进行氯化，C1的含量为30％一42％。一般采用PVC与CPE共混；也有将PVC接枝到CPE上。共混物的耐候性好，适于屋子外墙挡雨板，窗框，异型材等。 ②乙烯—醋酸乙烯共聚物(EVA)。PVC／EVA共混物耐低温性能、耐候性及保色性好。此共混物也有粉料与粒料两种。 ③ABS(丙烯腈-丁二烯—苯乙烯共聚物)。一般选用丁二烯含量较高者即低模量ABS。 ④MBS(甲基丙烯酸甲酯—了二烯—苯乙烯共聚物)。制法是将MMA及S接枝到聚丁二烯乳液上或丁苯乳液上。 ⑤MABS(甲基丙烯酸甲酯—丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物)MABS可以是MBS与ABS 的共混物，也可以将MMA，AN及S在聚丁二烯或了苯乳液中进行接枝。 ⑥丙烯酸酯类聚合物。通常是将MMA接枝到聚丙烯酸丁酯上或聚丙烯酸异辛酯上，是一种弹性体。这类产品加工性好，耐候性好，与硬PVC片共混，可制得玻璃样透明片，
高分子材料与改性 绪论 1.1.材料科学概述 1.1.1.什么是材料与材料科学？ 材料是工程技术的基础与先导。现代社会的进步，在很大程度上都依赖于新材料的发明与发展。科学家与工程师们都认识到发展尖端技术的前提是发展新材料与新材料加工技术，并在近20年来在这方面有了空前的重要进展。所以许多人将我们这一历史时期称为“材料时代”[2]。 材料是一个广义的概念，泛指宇宙间可用于制造有用物品的物质。有用指除了使用价值外，还需具有一定的性能，如物理性质、化学性质和力学性能等。物品可以是单件的器件或元件，可以是组装的机器与仪器，也可以是集成的系统[2]。 所谓新材料，则是指最近发展或正在发展中的具有特殊功能和应用的材料。而所谓高技术新材料的概念，则是指在当今高技术时代发展起来的、具有传统材料无法比拟的完全新的或具有明显优异性能、能满足新技术需要的新型材料，如光电子信息材料、先进复合材料、先进陶瓷材料、新型金属材料、高性能塑料、超导材料等[1]。 人类社会的发展历史证明，材料是人类赖以生存和发展、征服自然和改造自然的物质基础，同时它又是人类社会发展的先导，人类进步的里程碑[1]。 当今国际社会一致公认，材料、能源和信息技术是新技术革命的三大支柱[1]。 材料科学的内容是研究材料的成分与结构、加工与性能和材料应用之间的相互关系。其任务是：为经典材料的性能和寿命的提高，为新型材料的开发、应用和特种性能的发挥，提供新的途径、新的技术、新的方法和新的流程[1]。 人们往往把材料科学与工程相提并论，而称为“材料科学与工程”。从事材料，尤其是工程材料的开发、研究工作的学科领域称为材料科学与工程，即：材料组成、结构、加工与材料性质、使用之间关系的发现与应用。其中，材料科学着重于发现材料的本质，并由此对结构与组成、性质、使用性能之间的关系作出描述与解释；而材料工程则是应用材料科学的知识，对材料进行开发、制造、修饰并实现其具体应用。有人认为材料科学与工程属于工程科学，实际上它是个交叉学科或多学科领域，涉及固体物理学、金属学、陶瓷学、高分子化学与高分子物理等[2]。 1.1. 2.材料的基本类别 根据材料的基本性质与结构，可以将其分为四大类，即金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料[1]：
应用工业固硫型煤技术控制燃煤工业锅炉 二氧化硫污染 ——中国燃煤工业锅炉二氧化硫污染综合防治对策（四） 张慧明王娟 （青岛市环境科学学会，青岛266001）（青岛建筑工程学院环境工程系，青岛266033） 摘要本文研究应用工业固硫型煤技术控制燃煤工业锅炉SO2的污染。研究表明，燃烧工业固硫型煤是控制燃煤工业锅炉SO2污染的最经济、简便、有效的方法。 关键词煤炭；燃煤工业锅炉；烟尘；二氧化硫；工业固硫型煤 Controlling Sulfur Dioxide Pollution from Industrial Coal-Fixed Boilers by Burning Industrial Fixed sulfur model Coal Zhang Huiming (Qingdao Institute of Environmental science, Qingdao 266001) Wang Juan (Department of Environmental Engineering , Qingdao Institute of Architecture and Engineering，Qingdao 266033) Abstract Research on controlling sulfur dioxide pollution from industrial coal-fired boilers by burning industrial fixed sulfur model coal have been conduced in this paper. It is shown by study that burning industrial boilers is the most economic and the simple and the effective means for controlling sulfur dioxide pollution from industrial coal-fired boilers . Key words Coal; Industrial coal-fired boiler; dust; sulfur dioxide; industrial fixed sulfur model coal 1引言 多年来，我国大气污染控制实践表明，应用传统的方法，燃煤工业锅炉SO2污染是难以控制的。只有从能源与大气环境问题入手，采用清洁燃料、淘汰小锅炉、应用工业固硫型煤、采用水煤浆、应用循环流化床洁净燃烧技术和烟气脱硫一整套的科学的综合防治技术，才能简便、经济、有效地控制燃煤工业锅炉SO2污染。这套防治技术具有燃烧效率高，一般在90%左右；热效率高，一般在80%以上；排烟烟尘浓度和SO2浓度均可达到《锅炉大气污染物排放标准》的要求，大大减少资源浪费，经济效益、环境效益和社会效益最佳，是我国目前及未来燃煤工业锅炉SO2污染防治最佳的替代技术。只有采用这套污染综合防治技术，我国大气环境污染才有望得到控制，即使在经济持续迅速发展的情况下，我国大气环境污染也是可以控制的。本文研究应用工业固硫型煤技术，控制我国燃煤工业锅炉SO2污染。 2工业固硫型煤概况 20世纪50年代初，由于伦敦烟雾事件，英国研究开发了民用及工业用型煤，以防治民用炉灶和工业炉窑烟尘SO2污染。80年代中期，美国洁净煤技术研究开发规划出台，作为洁净煤技术的重要内容之一的
高分子材料改性综述 在当今的社会中，材料是人类赖以生存和发展的重要物质，是现代工业和高科技发展的基础和关键。由于材料单体的种类有限，而且材料单体的单一的某的些性能比较差，不符合人们所求，所以要对其材料经行改性。所谓的改性是通过物理，机械和化学等作用使搞分子材料原有的性能得到改善。高分子材料的改性即可能是物理变化也可能是化学变化 在终多的改性方法中，共混改性是最简单的也是最直接的方法。他可以在各种加工设备中完成，通过共混改性可以使高分子材料得到比较好的性能上的提升。并且是现在应用最广的改性方法之一。化学改性可以赋予高分子材料更好的物理化学和力学性能，现在常用的有无轨共聚，交替共聚，嵌段共聚，接枝共聚，交联和互穿聚合物网络等技术，化学改性能得更高的性能比物理改性，但化学改性比物理改性的成本一般会更高，而且工艺过程更复杂，设备的要求更高。还有填充与纤维增强改性，表面改性，共挤出复合改性，对于公挤出复合改性一般用于管材等应用会比较多 一高分子的共混改性 高分子共混改性的目的和作用有：1可以从各高分子组分的性能中取长补短，获得更优越的性能的材料，2还可以改善其高分子的加工性能。3或者还可以制备新型的高分子材料，聚烯烃与壳聚糖共混可以获得抗菌功能的材料。4还可以使一些材料原本比较贵，通过改性在不降低其原有的材料性能上可以使材料的成本更低。 在高分子的改性中遇到的一个难题就是两种或者多种不同的材料共混时他们的相容性，，两种高分子能否相容就取决他们共混工程的自由能的变化，△Gm=△Hm-T△Sm≤0由于高分子的相对分子质量很大，共混的过程熵变化很小，如果高分子之间不存在特殊的相互作用，共混过程通常是吸热过程，也就是△Hm＞0,因此绝大多的高分子共混时不能达到分子水平的共混,因此要他们自由相容是很困难的,这样我们就要借助其他方法来使他们相容,如增容剂. 增溶剂是能使不相容的两种高分子结合在一起,从而形成稳定的共混物.增容剂大体可以分为反应型和非反应型的.反应型指共混时伴随化学反应与共混组分生成化学键,而非反应型只是起到乳化剂的分散作用,可以降低其相界面的张力,从而达到增容的目的.非反应型的有A-X-B,A-C.D-B.C-D等其中A-X-B具有A,B两种链段的嵌物, A-X-B型可以对多种共聚物增容.对于非反应型的增容剂: 1嵌段共聚物比接枝共聚物更有效2,二嵌段共聚物优于三段的.3接枝共聚物增容效果优于星型和三嵌段.4当共聚物的链段的相对分子质量大于或等于其均聚物的相对分子质量,效果比较好, 反应型增容剂,有高分子和低分子两种,对于所有的低分子都是反应型,而高分子有反应型和非反应型增容剂.反应型增容剂主要是有一些可以与共混组分反应的官能团的共聚物,他们适合相容性差的又带有反应官能团的高分子之间的增容.反应增容剂对于他们参加反应的类型不同可以分为，1反应性曾容剂与共混高分子组分反应而增容，2使共混高分子先有官能团在凭借他们相互反应而增容。对于非反应型的曾容剂，反应型的具有制造成本更低，效果更好等特点。 共混物的形态结构与其性能直接相关，高分子共混物的按照相的连续性可以分成单相连续，两相互锁，相互贯穿的两相连续。单相连续是指高分子共混物的
高分子材料的表面改性技术研究 摘要：高分子材料表面改性在实际应用中具有非常巨大的价值，因此，必须加强对其表面改性技术的研究，不断进步，从而能够充分发挥出其应用的价值。 关键词：高分子材料表面改性技术等离子体 一、高分子材料的表面改性的简述 高分子材料表面是介于高分子材料本体和外部环境之间的相边界。在许多时候高分子材料表面的物理和化学性质对其应用有至关重要的影响。以聚烯烃(主要是聚乙烯与聚丙烯)类塑料为例，其表面具有化学反应性低、极性小、表面能低、憎水等特点。如果不经过改性处理，塑料制品就很难进行粘接、电镀、涂饰、层压、印刷等二次加工，这会大大缩小其应用范围。近年来，关于高分子材料在生物医学上的应用研究很多．但普通高分子材料表面的生物相容性很差，如不经过表面改性而直接应用会发生不希望的蛋白质吸附和细胞粘附等问题。 表面改性就是在保持材料或制品原有性能的前提下，赋予其表面新的性能。高分子材料经过表面改性后可以改变表面的化学组成、提高表面极性、增加表面能、改善结晶形态和表面形貌、除去弱边界层等．从而提高高分子材料表面的润湿性、粘结性及很多其他性能。 二、高分子材料的表面改性技术研究 （一）等离子体处理 等离子体处理是将材料暴露于非聚合性气体等离子体中，利用等离子体轰击材料表面，等离子体中的活性物质与高分子材料表面进行各种相互作用，引起高分子材料结构发生许多变化，进而对高分子材料进行表面改性。等离子体处理能够改善高分子材料的表面性能，包括染色性、湿润性、印刷性、粘合性、防静电性、表面固化等。 聚合物材料的浸润性与许多领域有关，如印刷、喷涂和染色等，但由于聚合物材料表面自由能低，故而导致浸润性能不好。Guruvenket等分别用氩和氧等离子体处理聚苯乙烯和聚乙烯表面，通过测定接触角对表面性能进行了研究，对于氩和氧等离子体，接触角随着等离子体能量和处理时间增加而减少，ATR一FTIR分析表明，在聚合物表面有含氧基团，如羰基、羧基、醚键和过氧基等的生成。 Lai等通过接触角测量仪、X一射线光电子能谱(XPS)和扫描电子显微镜(SEM)研究了微波氩等离子体处理聚碳酸酯、聚丙烯和聚酯的表面特性。结果显示，等离子体处理改变了表面的化学成分和粗糙度，化学成分的改变使得聚合物表面具有较高的亲水性，其主要原因是由于含氧基团所占比率的增加，这与他人的研究结果一致；但是进一步的研究分析表明，C=O 双键是导致聚合物表面亲水性增加的关键因素。 （二）等离子体聚合 等离子体聚合是将高分子材料暴露于聚合性气体中,表面沉积一层较薄的聚合物膜，等离子体聚合法有如下优点:(1)成膜均匀;(2)膜中无气体;(3)膜与基体附着性能好;(4)可进行大面积的涂复;(5)易和其它气相法(CVD)法、真空蒸镀法等结合。在表面保护膜、光学材料、电子材料、分离膜、医用材料等方面的等离子体聚合表面改性进行了广泛的研究。Tab.2列出了几个研究实例，等离子体聚合可用于制备导电高分子膜,在电子器件、传感器上有着广阔的应用前景,也可用于制备光刻胶膜、分离膜、绝缘膜、光学材料的反射率、折射率控制、薄膜波导、生物医学材料等。等离子体膜在分离中研究最多的是作气体分离膜，对渗透气化膜、反渗透膜也已作了大量的研究,PVC与液晶N-对乙氧基苄叉对丁基苯胺的共混体系具有良好的相容性,并可使膜的透气率大幅度提高,但存在液晶挥发损失问题,利用氟碳化合物有较强厌氧能力,用等离子体聚合物在累积复合物膜表面进行改性可提高其氧氮分离系数；等离子体聚合膜在电子材料中的应用不仅局限于绝缘,已发展到了作导体、半导体、超导材料方面,有关超导膜的研究是一个很活跃的领域；N.Inagaki等研究了用TFE等离子体
高分子材料的等离子体表面处理 摘要 阐述了等离子体表面改性技术的作用原理, 总结论述了等离子体对高聚物表面作用的几种理论, 经低温等离子体处理的高分子材料表面发生多种物理和化学变化,重点介绍了低温等离子体在医用高分子材料、合成纤维材料、薄膜材料中的研究概况和进展。 关键词: 等离子体; 表面改性; 高分子材料; 0 引言 高分子聚合物材料同金属材料相比具有许多优点, 如密度小、比强度和比模量低、耐蚀性能好、成型工艺简单、成本低廉、优异的化学稳定性、热稳定性好、卓越的介电性能、极低的摩擦系数、良好的润滑作用及优异的耐候性等, 因此广泛应用于包装、印刷、农业、轻工、电子、仪表、航天航空、医用器械、复合材料等行业[1]。但其应用范围和使用效益往往会受到表面性能的制约,因此常常需按使用目的改善或变换其表面性能，如材料或部件的粘着性，高分子膜的印刷性、透过性等。 1 高分子材料的表面改性 高分子材料的各种表面性能的获得取决于材料的表面结构和相关的界面特性，所以高分子材料的界面物性控制是非常必要的。 图1 界面物控技术内容及应用领域 图1所示为界面物性控制技术的内容和相关的应用领域。为了使高分子材料适合各种应用需要，大体上有两类作法。一类是利用各种表面改性技术产生一个新的表面活性层，从而改变表面、界面的基本特性。另一类作法是借助功能性薄膜或表面层形成技术在原表面上敷膜。这两种作法的目的都是为了使材料具有或同时具有几种表面性能。为此，人们研究开发了许多种可供利用的表面处理技术。诸如化学湿法处理，利用电子束或紫外线的干式处理，利用表面活性剂的添加剂处理以及采用真空蒸渡的金属化处理等。本论文主要介绍的等离子体表面处理是利用低压气体辉光放电的干式处理技术。既能改变表面结构，控制界面物性，也可以按需求进行表面敷膜。在塑料、天然纤维、功能性高分子膜的表面处理方面有着巨大
一、高分子材料与工程专业基本情况 武汉工程大学高分子材料与工程专业原名涂料专业，成立于1983年，1993年6月改为高分子材料与工程专业。 二十年来，通过全体教师和同学的共同努力，高分子材料与工程专业伴随我国高分子材料行业的发展已经具有良好的办学基础和条件；专业建设、学科建设、师资队伍建设、实验室建设、科学研究和人才培养方面取得了长足的发展。目前，高分子材料与工程专业在校的全日制本科生640人，设置有五个专业方向和一个特色班。 高分子材料与工程专业为湖北省本科品牌专业，所属学科是湖北省重点学科。设有材料科学与工程一级学科硕士学位授予点（含材料学、材料加工工程和材料化学与物理三个二级学科硕士点），“高分子化学与物理”二级学科硕士点。“高分子化学与物理”二级学科为湖北省立项建设博士点。有湖北省重点实验室，实验设备先进、齐全，师资力量雄厚。自1990年以来共培养硕士研究生30余名，在校研究生18名，是武汉工程大学的优势特色专业。本专业的基础学科“高分子化学与物理”为武汉工程大学校级重点学科，其课程为校级精品课程。2003年“高分子化学与物理”学科被湖北省批准为博士点立项建设学科。 本学科设有湖北省“楚天学者”教授特聘岗，现到岗1名。已形成一支有学科责任教授、学术带头人、学术骨干，职称、年龄、学历和学缘结构较为合理、学术水平较高的稳定的教师队伍。现有专业教师17人，其中教授4人、副教授4人；博士7人，在读博士2人，硕士以上学历比例为100％。在专业教师队伍中，有“楚天学者”1人，硕士生导师8人，“湖北省新世纪高层次人才工程”第二层次人选1人和湖北省有突出贡献的中青年专家1人，2006-2010教育部高等学校高分子材料与工程专业教学指导委员会委员1人，湖北省化学学会高分子专业委员会委员1人。
中国海洋大学本科生课程大纲 课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修 一、课程介绍 1.课程描述： 高分子材料的改性方法是高分子材料加工中一项重要的工业技术，因此本课程是一门理论性与工程应用性均较强的课程。课程内容从高分子材料改性的基本原理出发，讲授高分子材料的化学改性、填充改性和共混改性等改性技术，使学生对聚合物的共混改性的基本原理和方法有一个全面的认识，并了解共混改性发展的一些最新进展。 2.设计思路： 高分子材料改性课程是一门要求综合运用高分子材料学科的各种知识、具有较强的理论联系实践的课程，它具有综合性和实践性较强，及知识前沿性的特点。该课程的教学目的是希望学生通过学习掌握高分子材料的化学改性、填充改性、共混改性这几个方面的改性技术。为以后走向工作岗位，适应社会人才需求打下良好的基础。 化学改性是采用熔融态化学的方法对高分子材料进行改性，并应用于高分子材料的反应性加工中。 填充改性是利用填料特性，采用一定的表面处理方法，使其分散于高分子材料中，从而改善高分子材料的性能。 共混改性是高分子材料应用最广泛的改性方法，极大的扩充了高分子材料的品种类型和应用范围。对聚合物共混物的分类、发展，聚合物共混物的相容性、形态学、 - 3 -
性能以及填充及增强改性的方法、构成、形态及界面、结构与性能等方面进行详细的分析和阐述。 3. 课程与其他课程的关系： 先修课程：高分子化学，高分子物理。并行课程：高分子成型加工。高分子材料改性是一门综合了高分子物理、高分子化学、高分子成型加工等基础知识的实践运用课程，它不仅讲述了各种改性方法的基本原理，更重要的是传授如何运用这些技术手段对已有高分子材料进行改性；可直接指导以后的生产和科研工作，促进高分子材料科学与技术的发展。 二、课程目标 （1）掌握高分子材料改性的基本原理，能运用所学的基本原理对高分子材料的共混改性、化学改性、填充改性的机理、效果、影响因素、成型加工技术等加以分析，解决生产和科研中可能遇到的问题。 （2）掌握高分子材料改性的最新研究成果，结合生产实际对改性研究成果的应用情况进行分析和讨论，为高分子材料制品的设计、成型、加工方法选用及工艺条件的选择打下坚实的基础。 三、学习要求 要完成所有的课程任务，学生必须： （1）按时上课,上课认真听讲，积极参与课堂讨论、随堂练习和测试。本课程将包含较多的随堂练习、讨论、小组作业展示等课堂活动，课堂表现和出勤率是成绩考核的组成部分。 （2）按时完成常规练习作业。这些作业要求学生按书面形式提交，只有按时提交作业，才能掌握课程所要求的内容。延期提交作业需要提前得到任课教师的许可。（3）完成教师布置的一定量的阅读文献和背景资料、案例分析、理论探讨和算法软 - 3 -
书中部分思考题参考答案 第二章高分子材料共混改性 1.什么是相容性，以什么作为判断依据？ 是指共混无各组分彼此相互容纳，形成宏观均匀材料的能力，其一般以是否能够产生热力学相互溶解为判据。 2.反应性共混体系的概念以及反应机理是什么？ 是指在不相容或相容性较差的共混体系中加入（或就地形成）反应性高分子材料，在混合过程中（例如挤出过程）与共混高分子材料的官能团之间在相界面上发生反应，使体系相容性得到改善，起到增容剂的作用。 3.高分子材料体系其相态行为有哪几种形式，各自有什么特点，并举例加以说明。 （1）具有上临界混溶温度UCST，超过此温度,体系完全相容,为热力学稳定的均相体系;低于此温度为部分相容,在一定的组成范围内产生相分离。如:天然橡胶-丁苯橡胶。 （2）具有下临界混溶温度LCST，低于此温度,体系完全相容,高于此温度为部分相容。如:聚苯乙烯-聚甲基乙烯基醚、聚己内酯-苯乙烯/丙烯腈共聚物。 （3）同时出现上临界混溶温度UCST和下临界混溶温度LCST，如苯乙烯/丙烯腈共聚物-丁腈橡胶等共混体系。 （4）UCST和LCST相互交叠，形成封闭的两相区 （5）多重UCST和LCST 4.什么是相逆转，它与旋节分离的区别表现在哪些方面？ 相逆转（高分子材料Ａ或高分子材料B从分散相到连续相的转变称为相逆转）也可产生两相并连续的形态结构。 （1）SD起始于均相的、混溶的体系,经过冷却而进入旋节区而产生相分离,相逆转主要是在不混溶共混物体系中形态结构的变化。 （2）SD可发生于任意浓度,而相逆转仅限于较高的浓度范围 （3）SD产生的相畴尺寸微细,而相逆转导致较粗大的相畴,
5.相容性的表征方法有哪些，试举例加以说明。 玻璃化转变法、红外光谱法、差热分析(DTA)、差示扫描量热法(DSC) 膨胀计法、介电松弛法、热重分析、热裂解气相色谱等。 玻璃化转变法：若两种高分子材料组分相容，共混物为均相体系就只有一个玻璃化温度，完全不溶，就有两个玻璃化温度，部分相容介于前两者之间。 差示扫描量热法(DSC)：DSC测量试样按升温△T所需热量与参比材料同样升温△T所需热量之差，从而定出试样的玻璃化转变T g。 红外光谱法：对于相容的高分子材料共混体系,由于不同高分子材料分子之间有强的相互作用,其所产生的光谱相对两高分子材料组分的光谱谱带产生较大的偏离(谱带频率的移动和峰形的不对称加宽等)，由此而表征相容性的大小。 6.提高相容性的方法有哪些？举例加以解释。 （1）加强基团间的相互作用，例如苯乙烯和含强极性-CN基团的丙烯腈共聚后，就能和许多高分子材料如聚碳酸酯、聚氯乙烯等形成相容体系。 （2）接枝嵌段共聚共混如嵌段共聚共混制取乙丙橡胶与聚丙烯的共混物。 （3）添加第三组份增容剂LDPE／PP共混物中加入含PP和PE嵌段-EPCAR,提高强度。 （4）形成互穿高分子材料网络(IPN) 7.简述增容剂的作用机理，对比反应型增容剂和非反应型增容剂的优劣。 按增容剂与不基体的作用形式可增容剂将分为非反应型和反应型两大类，反应型增容剂是指共混时伴随着化学反应，与共混组分能生成化学键。而非反应型增容剂只起到“乳化剂”的分散作用，降低其相界面间的张力，从而达到增容的目的。 与非反应型增容剂相比，反应型增容剂具有制造成本低、添加量少、增容效果好、增容效率高等特点， 8.试说明高分子材料共混物有哪几种形态结构？ 高分子材料共混物可分为均相和两相结构。 两相结构中又分为：单向连续结构，两相互锁或交错结构，相互贯穿的两相连续结构。 9.以具体实例说明弹性体增韧，非弹性体增韧、无机粒子的增韧机理。