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文檔簡介
1.聚合物共混:共混改性涉及物理共混、化學共混和物理/化學共混三大類型。其中,物理共混就是通常意義上的“混合”。假如把聚合物共混的涵義限定在物理共混的范疇之內,則聚合物共混是指兩種或兩種以上聚合物經混合制成宏觀均勻物質的過程。分布混合,又稱分派混合。是混合體系在應變作用下置換流動單元位置而實現的。分散混合是指既增長分散相空間分布的隨機性,又減少分散相粒徑,改變分散相粒徑分布的工程。分布混合和分散混合在實際的共混工程中是共生共存的,分布混合和分散混合的驅動力都是外界施加的作用力。總體均勻性是指分散相顆粒在連續相中分布的均勻性,即分散相濃度的起伏大小。分散度則是指分散相顆粒的破碎限度。對于總體均勻性,則采用數理記錄的方法進行定量表征。分散度則以分散相平均粒徑來表征。分散相的平衡粒徑:在分散混合中,由于分散相大粒子更容易破碎,所以共混過程是分散相粒徑自動均化的過程,這一自動均化的過程的結果,是使分散相例子達成一個最終的粒徑。即“平衡粒徑”。高分子合金:(塑料合金)指含多種組分的聚合物均相或多相體系,常具有較高的力學性能,作工程塑料。熔融共混:將聚合物組分加熱到熔融狀態后進行共混(應用廣泛)。采用的設備-----密煉機、開煉機、擠出機等。本方法最具有工業價值。溶液共混:將聚合物組分溶于溶劑后,進行共混。本方法重要用于基礎研究領域乳液共混:將不同聚合物乳液共混方法。本法可用于橡膠共混改性中;以乳液應用的產品可乳液共混改性等。分散度:反映分散相物料的破碎限度;(分散相的平均粒徑和分布表征)均一性:反映分散相分散的均勻限度(分散相濃度起伏大小,用記錄法)相界面:連續相與分散相之間的交界面。(界面結合好壞對共混物性能有重大影響)所謂聚合物之間的相容性(Miscibility),從熱力學角度而言,是指在任何比例混合時,都能形成分子分散的、熱力學穩定的均相體系,即在平衡態下聚合物大分子達成分子水平或鏈段水平的均勻分散。直接觀測間接觀測界面自由能:兩相體系中兩組分之間具有界面自由能,直接影響共混過程.界面張力簡答簡述影響熱力學相容性的因素。答:1.大分子間的互相作用2.相對分子質量3.共混組分的配比4.溫度5.聚集態結構影響聚合物共混物相容性的因素:1、溶度參數,高分子間溶度參數越相近,其相容性越好。2、共聚物組成,共聚物組成不同導致不同的分子間和分子內作用力,從而影響共混物的相容性。3、極性,高分子的極性愈相近,其相容性愈好極性越大,分子間作用力越大。4、表面張力,共混組分的表面張力愈接近,兩相間的浸潤、接觸和擴散愈好,界面結合愈好。5、結晶能力,高分子結晶能力愈大,分子間內聚力愈大,共混組分的結晶能力愈相近,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,減小分子量,可增大互相作用參數即增長相容性;增長分子量,體系粘度增大,也不利于相容的動力學過程進行。簡述共混體系界面張力、界面層厚度與相容性的關系。答:界面張力、界面層厚度都是聚合物共混兩相體系界面研究中的要素。界面張力與界面層厚度、共混體系相容性等都密切相關。溶解度參數接近的體系,或者B參數較小的體系,相容性相應地較好。界面張力較低,界面層厚度也較厚。3.試述聚合物共混的相容性答:關于相容性的概念,有從理論角度提出的熱力學相容性和從實用角度提出的廣義相容性,以及與熱力學相容性相關的溶混性。熱力學相容體系是滿足熱力學相容條件的體系,是達成了分子限度混合的均相共混物從實用角度提出的相容性概念,是指共混物各組分之間彼此互相容納的能力。這一相容性概念表達了共混組分在共混中互相擴散的分散能力和穩定限度。共混體系的判據,是指一種共混物具有類似于均相材料所具有的性能;在大多數情況下,可以用玻璃化轉變溫度(Tg)作為均相體系鑒定的標準。相應地,可以把Tg作為相容性的鑒定標準。4.試述影響熔融過程的5個重要因素答:重要因素:1.聚合物兩相體系的熔體黏度以及熔體彈性;2.聚合物兩相體系的界面能;3.聚合物兩相體系的組分含量配比以及物料初始狀態;4.流動場的形式和強度;5.共混時間。聚合物共混物的形態結構類型有那些?并簡述其特點。答:重要分為3種結構類型,即單相連續結構、兩互相鎖或交錯結構、兩相連續結構。(1).單相連續結構:構成聚合物共混物的兩個相或者多個相中只有一個相連續,其他的相分散于連續相中。單相連續結構又因分散相相疇的形狀、大小以及與連續相結合情況的不同而表現為多種形式。(2).互相貫穿的兩相連續結構:共混物中兩種組分均構成連續相,互穿網絡聚合物(IPNs)是兩相連續結構的典型例子。(3).兩互相鎖或交錯結構:這種結構中沒有一相形成貫穿整個試樣的連續相,并且兩相互相交錯形成層狀排列,難以區分連續相和分散相。有時也稱為兩相共連續結構,涉及層狀結構和互鎖結構。6.試說明共混物熔體的流變性能及其影響因素。答:流變性能涉及流變曲線、熔體粘度、熔體粘彈性等(研究共混物熔體的流變性能,對共混過程設計和工藝條件選擇和優化極有價值)1、共混物熔體粘度與剪切速率的關系2、共混物熔體粘度與溫度的關系3、共混物熔體粘度與共混組成的關系4、共混物熔體的粘彈性簡樸說明共混工藝的影響因素。答:控制共混工藝的方法事實上就是控制分散相粒徑的方法1、共混時間2、共混組分熔體粘度的影響A、提高連續相粘度,有助于減少分散相粒徑;減少分散相粘度,有助于減少分散相粒徑。B、“軟包硬”規律制約上述A對粘度變化。C、A、B的互相作用,得到在兩者粘度接近下,分散效果最佳。D、調控熔體粘度的方法1)采用溫度調節規定不同物料對溫度敏感性不同。2)用助劑進行調節橡膠加碳黑,升高粘度;橡膠充油,減低粘度。3)改變相對分子質量3、界面張力-----減少界面張力,可使分散相粒徑變小。調控方法:------添加相容劑的途徑。8.簡訴填料的基本特性。①填料的細度②填料的形狀③填料的表面特性④填料的密度與硬度⑤填料其他特性---含水量、色澤、熱膨脹系數、電絕緣性能9.簡訴纖維增強復合材料的優缺陷。優點:1、輕質高強A、玻璃纖維增強熱固性樹脂的比強度大大超過鋼的比強度。B、玻璃纖維增強熱塑性樹脂PP,隨玻璃纖維用量增長,力學性能大幅提高,熱變形提高2、耐化學腐蝕3、電絕緣性能好等缺陷:耐熱差、硬度低、易磨損老化等分析一.分析聚合物共混物常用的的制備方法。1、簡樸機械混合:它是在共混過程中,直接將兩種聚合物進行混合,聚合物均是完全相容體系,物料的混合過程通常依靠擴散、對流和剪切三種作用完畢,通常只有物理變化,涉及干粉共混發、熔體共混法、溶液共混法和乳液共混法。2、反映性共混技術:混煉過程中同時隨著一種或多種聚合物的化學反映,最終導致聚合物之間產生化學鍵接,涉及反映性密煉和反映性擠出。3、共聚-共混法:一方面制備一種聚合物,然后將其溶于另一種聚合物的單體中,形成均勻溶液后引發單體與原先的聚合物發生接枝共聚,同時單體還會發生均聚作用。4、IPN技術:每種聚合物必須在另一種聚合物直接存在下進行聚合或交聯或者既聚合又交聯。二.什么是ABS?試說明ABS常見的制備方法以及分析他們之間的異同。ABS是由苯乙烯-丙烯腈的無規共聚物(SAN)及其和橡膠的接枝共聚物構成,橡膠通常為聚丁二烯(PB)、丁腈橡膠(NBR)或丁苯橡膠(SBR)等。ABS樹脂是目前產量最大,應用最廣泛的聚合物共混物ABS的制備方法1、機械共混法:重要涉及三個環節:丁腈膠乳的制備、AS樹脂乳液的制備、上述兩組分的共混。2、接枝聚合法:以順丁橡膠為接枝骨架,通過復雜的共聚合反映和環節,將苯乙烯、丙烯腈接枝的方法。涉及乳液聚合、本體-懸浮聚合。3、接枝共混法:先通過聚合制備高橡膠含量的接枝ABS粒子,再與所需量的SAN共混制備ABS產品。實際工業化生產常采用此法。制備ABS乳液法、本體-懸浮法和接枝共混法的異同:區別:橡膠粒子的形狀和內部結構不同樣。本體-懸浮法:橡膠粒子一般為球形,包容物較多;粒徑大,尺寸分布不易控制;雜質少,成本低。乳液法:球形粒子,包容物少,包容物直徑小;粒徑尺寸分布易控制,須洗滌引發劑中的金屬離子。接枝共混法:橡膠粒子為不規則形狀。三.簡訴界面層的形成并分析影響界面層厚度的因素。1.界面層的形成:第一步是兩相之間的互相接觸;第二步是兩種聚合物大分子鏈段之間的互相擴散。①由于具有熱力學混溶性的兩種聚合物是完全互溶的,兩種大分子鏈段強烈互相擴散,在強大的機械剪切力作用下,彼此結合成為一種物質,這時已無相的界面存在,形成單相勻一狀態。②聚合物的大分子鏈段互相擴散能力差,僅僅進行接觸表面的擴散,此時界面比較明顯。③在界面上形成過渡層,大分子鏈段互相擴散,彼此可以進入對方內部一定范圍,形成在兩者界面上一定厚度范圍內同時存在兩種大分子鏈段,通常把這一定的厚度范圍稱為過渡層。2.界面層的厚度重要取決于兩種聚合物的界面相容性,此外還與大分子鏈段的尺寸、組成以及相分離條件有關。隨著聚合物的相容性(溶解度參數、表面張力相近)增長,擴散限度增大,相界面越來越模糊,界面層厚度越來越大,兩相的黏合力增大。完全相容的聚合物最終形成均相,相界面消失。四.解釋相界面效應。并說明常見的改善界面相容性的方法。1.力的傳遞效應當材料受到外力作用時,作用于連續相的外力會通過相界面傳遞給分散相;分散相顆粒受力后發生變形,又會通過界面將力傳遞給連續相。為實現力的傳遞,規定兩相之間具有良好的界面結合。2.光學效應制備具有特殊光學性能的材料。如將PS與PMMA共混,可以制備具有珍珠光澤的材料。3.誘導效應誘導結晶,可形成微小的晶體,避免形成大的球晶,對提高材料的性能具有重要作用。4.聲學、電學、熱學效應等常見的改善界面相容性的方法:①通過共聚改變某聚合物的極性;②通過化學改性的方法,在一組分或兩組分上引入極性基團或反映基團;③在某聚合物上引入特殊作用基團;④加入第三組分進行增容;⑤兩相之間產生部分交聯,形成物理或化學纏結;⑥形成互穿網絡結構(IPN);⑦改變加工工藝,施加強烈的力剪切作用等。五.什么是銀紋化。分析影響銀紋化的因素。銀紋化。玻璃態聚合物在應力作用下會產生應力發白,應力發白的因素是由于產生了銀紋,這種產生銀紋的現象也叫銀紋化。銀紋化的直接因素也是由于結構的缺陷或結構的不均勻性而導致的應力集中。銀紋可進一步發展成裂紋,所以它經常是聚合物破裂的開端。但是,形成銀紋要消耗大量能量,因此,假如銀紋能被適本地終止而不致發展成裂紋,那么它反而可延遲聚合物的破裂,提高聚合物的韌性。影響銀紋化的因素:(a)分子量的影響①分子量的大小對銀紋的引發速率基本上無影響;②對銀紋強度影響甚大,分子量高時銀紋強度大,不易破裂成裂紋;③銀紋的形態亦受分子量的影響。(b)分子取向的影響①分子取向后,在平行于取向方向施加應力時,銀紋化受到克制,銀紋不易產生,有也密而細短;②而在垂直于取向方向施加應力時,則易于產生銀紋,且少而粗長;③引發銀紋的應力和取向方向與應力方向之間的夾角有關,在0~90o之間,此夾角越大,則引發應力越小,越易形成銀紋。④銀紋的形態亦與取向有關,平行于取向方向的應力產生大量細而短的銀紋,垂直于取問方向的應力產生少量長而粗的銀紋。(c)環境的影響六.什么是填充改性?簡訴填充改性的意義。1.填充改性就是在塑料成型加工過程中加入無機填料或有機填料,使塑料制品的原料成本減少達成增量目的,或使塑料制品的性能有明顯改變,即在犧牲某些方面性能的同時,使人們所希望的另一些方面的性能得到明顯的提高。2.增強改性往往是通過使用玻璃纖維、碳纖維、金屬纖維以及云母、硅灰石等具有特大長徑比或徑厚比的填料,這些填料加入到塑料中后對材料的力學性能和耐熱性能有顯著奉獻。意義:填充及增強改性的意義:填料不僅具有減少聚合物材料的成本的作用,更重要的是改善聚合物的某些性能,甚至賦予聚合物材料某些特殊功能,從而拓展聚合物的應用領域。同時,某些填料的應用使聚合物材料的環保性增強。2.填充增強改性的重要性:①它是獲得具有獨特功能新型高分子化合物最便宜的途徑。②它是在保證使用性能規定的前提下減少塑料制品成本最有效的途徑。③它是提高產品技術含量,增長其附加值的最適宜的途徑。分析填料與界面之間的形成與破壞。填料與樹脂界面的形成:(兩個階段)1、樹脂與填料的接觸及浸潤無機填料多為高能表面物質,而有機聚合物樹脂則為低能表面物質,前者所含各種基團將優先吸附那些能最大限度減少填料表面能的物質。只有充足地吸附,填料才干被樹脂良好地浸潤。2、樹脂固化對于熱塑性樹脂,該固化過程為物理變化,即樹脂由熔融態被冷卻到熔點以下而凝固;對于熱固性樹脂,因化過程除物理變化外,同時尚有依靠其自身官能團之間或借助固
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