聚合物改性考试试题题Word文档格式.doc

1、10分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？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，有效地改善了共混物的形态和力学性能。原因：机理：

2、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？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：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？增容作用的物理本质：降低共混组分之间的界面张力，

3、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（2.54cm2.54cm）内的孔数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

4、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、

5、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。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

6、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。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

7、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？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。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

8、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？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

9、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？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。（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

10、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？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

11、物共混物的制备方法有那些？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

12、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。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

13、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物质的组成和表面进行观察。5

14、、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。四、简述影响橡胶增韧聚合物的因素。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；在其它条件形同时，基体的韧性越大，制品的冲击强度越高。2、橡胶相：橡胶含量增加时，银纹的引发、支化及终止速率亦增加，冲击强度随之提高；橡胶粒径小于临界尺寸时，增韧效果不明显，反之冲击强度成倍提高；粒子间距减小，银纹终止速率增加；橡胶相玻璃化温度Tg越低增韧效果越好；橡胶与基体树脂的相容性太差时两相粘合力不足，相容性太好时，橡胶粒子尺寸太小，形成均相体系也不会产生良好的增韧效果；

15、橡胶粒内树脂含量使橡胶相的有效体积增加，因而可在橡胶的重量分数较低的前提下达到较高的冲击强度；橡胶相的交联度有最适宜的范围，交联度过大则橡胶相模量过大，就会失去橡胶的特性，难于发挥增韧效果，交联度过小，加工时在剪切力的作用下容易破裂。3、橡胶相与基体树脂间的粘合力，只有在橡胶相与基体树脂有良好的粘合力时，橡胶相粒子才能有效地引发、终止银纹并分担施加的负荷，粘合力不足则不能很好地发挥上如三种功能，因而冲击强度就低。六、橱柜台所用的“人造石”实际上是不饱和聚酯树脂中掺混大量填料。为提高台面强度、刚度和耐热性，应用那种空间结构的填料较好？试任意举一种填料。为使“人造石”有尽可能高的强度、刚度和耐热性

16、，可以选用哪些种类处理剂对所选的填料进行表面处理，这些处理剂应具有哪些官能团？这种处理有什么意义?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。七、P70图表，从结构与性能的角度，分析SBS和BSB三嵌段共聚物的性能产生差异的原因。两种共聚物中的PB和PS嵌段链都产生相分离。在SBS中，PS嵌段构成了苯乙烯相区，此相区对PB嵌段起着物理交联点的作用，从而使整个体系形成弹性链网络，因而

17、SBS具有高弹性；同时在苯乙烯相区在SBS中又可以起到的增强的作用，使其具有较高的强度；一旦苯乙烯相区被破坏，则物理交联的弹性网络结构也被破坏，因此升高到较高温度，又可以发生塑性流动，表现出热塑性。在BSB中，中间嵌段形成的苯乙烯相区对PB嵌段并不具有物理交联点的作用，两端的PB嵌段能够自由运动，并且不同分子的PB嵌段之间不存在化学交联，因而在体系中没有形成弹性链网络，其性能类似于为交联的橡胶，性能比SBS差。八、影响聚合物共混物相容性的因素有哪些？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，共聚物组成不同导致不同的分子间和分子内作用力，从而影响共混物的相容性。3、极性

18、，高分子的极性愈相近，其相容性愈好极性越大，分子间作用力越大。4、表面张力，共混组分的表面张力愈接近，两相间的浸润、接触和扩散愈好，界面结合愈好。5、结晶能力，高分子结晶能力愈大，分子间内聚力愈大，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，可增大相互作用参数即增加相容性；增加分子量，体系粘度增大，也不利于相容的动力学过程进行。1、亚稳态是指聚合物共混在达到平衡状态之前，因动力学的原因或局部能量低处于暂时稳定的状态。1、聚合物共混物是将两种或两种以上的聚合物按适当的比例，通过共混，以得到单一聚合物无法达到的性能的材料。1、单相连续

19、结构：分散相形状不规则；分散相形状规则；分散相为胞状或香肠状结构。2、结晶/非晶体系形态结构：晶粒分散在非晶区中；球晶分散在非晶区中；非晶态分散在球晶中；非晶态聚集成较大的相区分散在球晶中。3、结晶/结晶体系形态结构：两种晶粒分散在非晶区；球晶和晶粒分散在非晶区；分别生成两种不同的球晶；共同生成混合型球晶。4、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，须洗涤引发剂中的金属离子。接枝共混法：橡胶粒子为不

20、规则形状。5、嵌段聚合物相分离形态：球状微区；棒状微区；交错层状微区。6、IPN的形态特征：胞状结构；界面互穿；双相连续。7、影响IPN形态的因素：相容性：两组分间的相容性越大，IPN相区尺寸越小；交联度：交联密度增加，相区尺寸减小；制备方法和组成比。1、界面相的作用：连接、传递，应力的传递、阻断裂纹扩展、吸收能量。2、非反应型增容剂的作用：降低相间界面能；帮助两种高聚物共混时的分散性；防止宏观相分离，提高稳定性；增加相间界面的粘接性。3、反应型增容共混物应具特点：共混物应具有足够的混合度；两种组分间具有彼此可反应的官能团；反应能在短时间内完成。4、反应型增容的四种反应：链劈裂反应，所产生的产

21、物是嵌段或无规共聚物；一种聚合物的端基官能团与另外一种聚合物主链上的官能团反应，生成接枝共聚物；两种聚合物主链上的官能团相互反应，生成接枝共聚物或交联共聚物；两种聚合物间彼此形成离子键化合物。5、影响界面相结构的因素：溶度参数；界面张力；分子量。聚合物改性的定义，改性的方法。聚合物改性：通过各种化学的、物理的或二者结合的方法改变聚合物的结构，从而获得具有所希望的新的性能和用途的改性聚合物的过程。主要方法：共混改性、填充改性、复合材料、化学改性、表面改性。共混改性指两种或两种以上的聚合物经混合制成宏观均匀的过程。填充改性指人们在聚合物中添加填充剂有时只是为了降低成本，但也有很多时候是为了改善聚合

22、物的性能。复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。化学改性是通过化学反应改变聚合物的物理、化学性质的方法。表面改性：改善工件表面层的机械、物理或化学性能的处理方法。1、共混物与合金的区别。高分子合金不能简单等同于聚合物共混物，高分子合金是指含多种组分的聚合物均相或多相体系，包括聚合物共混物、嵌段和接枝共聚物，而且一般言，高分子合金具有较高的力学性能。2、共混改性的分类（熔融、乳液、溶液和釜内）按照共混时物料的形态：熔融共混：机械共混的方法，最具工业价值，是共混改性的重点。溶液共混：用于基础研究领域，工业上用于涂料和黏合剂的制备。乳液共混：共

23、混产品以乳液的形式应用。斧内共混：是两种或两种以上聚合物单体同在一个反应釜中完成其聚合过程，在聚合的同时也完成了共混。3、共混物形态研究的重要性。共混物的形态与共混物的性能密切相关，而共混物的形态又受到共混工艺条件和共混物组分配方的影响，所以，共混物的形态研究就成了研究共混工艺条件和共混组分分配与共混物性能的关系的重要中间环节。4、共混物形态的三种基本类型均相体系、非均相体系（海岛结构、海海结构）一是均相体系。二是非均相体系（两相体系）：包括“海-岛结构”-连续相+分散相。“海-海结构”-两相均连续，相互贯穿。5、相容性对共混物形态结构的影响。在许多情况下，热力学相容性是聚合物之间均匀混合的主

24、要推动力。两种聚合物的相容性越好就越容易相互扩散而达到均匀的混合，过渡区也就宽广，相界面越模糊，相畴越小，两相之间的结合力也越大。有两种极端情况，其一是两种聚合物完全不相容，两种聚合物链段之间相互扩散的倾向极小，相界面很明显，其结果是混合较差，相之间结合力很弱，共混物性能不好。第二种极端情况是两种聚合物完全相容或相容性极好，这时两种聚合物可相互完全溶解而成为均相体系或相畴极小的微分散体系。这两种极端情况都不利于共混改性的目的（尤其指力学性能改性）。一般而言，我们所需要的是两种聚合物有适中的相容性，从而制得相畴大小适宜、相之间结合力较强的复相结构的共混产物。6、与形态有关的因素：相容性、分散度和

25、均一性的概念和作用。相容性（compatibility）-共混物各组分彼此互相容纳，形成宏观均匀材料的能力。作用：通过相容性的大小，可以反映共混物聚合物之间的相互容纳能力和共混物的形态。分散度：两相体系中分散相物料的破碎程度，常用分散相颗粒的大小和平均粒径来表示。均一性：分散相物料分散的均匀程度，亦即分散相浓度的起伏大小。分散度和均一性都是用于表征分散相的分散状况。7、相容性的概念和相容性的8种判据。A）溶解度参数（）相近原则：H=0，最小，表明此时聚合物对相容性最好；是聚合物内聚能密度的平方根，越相近的聚合物对相容性越好。B）共同溶剂原则（试验法）：通过实验确定聚合物相容性，方法简单，但是受

26、到温度和浓度的影响较大，不够精确。C）浊点法则：共混物由均相体系变为非均相体系时，共混物的透光率会发生变化，把该相转变点称为“浊点”。所以通过一定的方法测定浊点，可判断聚合物的相容性。D）薄膜法：不同的聚合物折射率不同，将共混物制成均相溶液后制成薄膜，如果薄膜的透明度差且脆，则为不相容；反之，弱薄膜透明且有韧性，则相容性良好。缺点：误差较大，对折射率相同的聚合物，不能用此法。E）显微镜法：目前分析共混物相容性的最准确，最直观，最有用的技术。对不相容或部分相容的体系，还可以进一步确定出分散相的颗粒大小、分布、形态和包藏结构等信息。用透射电镜观察共混物的相结构发现：即使是相容的共混体系，在微观下也

27、是两相分布，而不是达到分子水平的混合。F）Tg法则：比较科学、常用的方法，关键在于Tg的测定。Tg的测定方法：动态力学法（DMA）（利用力学性质的变化）机械分析法（利用力学性质的变化）差热分析法（DTA）（利用热力学性质的变化）示差量热扫描法（DSC）（利用热力学性质的变化）膨胀计法（利用体积变化的方法，是广泛使用的经典方法）介电法（利用电磁性质变化）热管分析法 G）红外光谱法：组分之间发生相互作用，组分的红外谱带与共混物的谱带不同，会发生位移，偏移一般发生在一些反应性基团的谱带位置上。特别是组分之间生成氢键时，偏移会更加明显。所以通过分析聚合物的红外光谱，可判断聚合物相容性。H）反相色谱法：

28、主要测定共混组分的相分离行为。一般无法用浊点法测定的体系可以有此法测定。8、形态研究的方法SEM和TEM的差别（分辨率和制样方法的差别）SEM图象的放大范围广，分辨率也比较高。可放大十几倍到几十万倍，它基本上包括了从放大镜、光学显微镜直到透射电镜的放大范围。分辨率介于光学显微镜与透射电镜之间，可达3nm。制样方法：针对显微镜法。第一步：取样-过程中、过程后。第二步：处理。TEM需要通过染色、蚀刻或抽提加以强化。SEM SEM的景深较大，这很适于检测表面起伏较大的试样。9、共混物对分散相粒径和分布的要求（应有一个最佳值和分布应该窄点）为使得聚合物共混物有预期的性能，要求共混物分散相组分的分散具有良好的均一性。分散相的平均粒径和粒径分布应控制在