對高分子材料改性的認識

2021-04-16 00:36:27 字數 2249 閱讀 8803

高分子材料(macromolecular material)是以高分子化合物為基礎的一大類材料的總稱,是由相對分子質量較高的化合物構成的材料,包括橡膠、塑料、纖維、塗料、膠粘劑和高分子基複合材料。高分子材料在我們生活的用途很廣,但純的高分子材料的品種較少而且效能並不能完全滿足人們的需要,對高分子材料的改性增加了高分子材料的品種,完善了高分子材料的效能,使高分子材料盡可能的滿足人們的需要。

高分子材料的改性是通過物理、機械和化學等作用使高分子材料原有效能得到改善。改性過程中既可發生物理變化,也可發生化學變化。高分子材料的改性一般分為共混改性;化學改性;表面改性;填充與纖維增強改性。

高分子材料改性的依據是高分子材料的結構決定了高分子材料的效能。如果某種高分子材料無法滿足實際需求,可以通過對其結構的變化,使其效能發生改變進而滿足實際需求。所以研究高分子材料的結構對其效能的影響,對延伸材料的效能有著重要的意義。

共混改性的方法一般有物理共混法;共聚-共混法,互穿高分子網路法。共混改性重點是兩種高分子材料的相容性,如果相容性較好,則共混物的效能結合了兩種材料的優點,兩種材料的缺點得到了改善。例如將超高分子聚乙烯(uhmwpe)摻入聚丙烯(pp)中以提高pp的衝擊強度。

pp材料由於分子鏈中有甲基的存在,導致分子鏈比較剛性,而且pp的分子鏈比較規整,導致pp材料的結晶性較好,剛性較好但pp材料較脆,衝擊強度較低。而uhmwpe顆粒的加入,使pp材料中出現了應力集中物,當共混的材料受到應力時,能較好的引發應力集中產生銀紋,分散共混材料受到的應力,改善pp材料的衝擊強度。但影響這種共混材料的因素有uhmwpe顆粒的大小,以及uhmwpe摻雜進去的量和uhmwpe顆粒的分布情況。

一般情況摻雜物的顆粒越小,分布越均勻,摻雜量適中則共混材料的效能越好。互穿高分子網路法一般是兩種或多種聚合物在聚合反應時,形成的共混物,這種共混材料的分散度很均勻,材料的效能很好,但是對反應的要求較高,成本較高,用途面較為狹窄。但這是一種新型的高分子材料共混改性方式,值得深入研究,改進反應條件,擴大應用面。

高分子材料的化學改性一般有共聚反應;交聯;高分子材料主鏈反應和側基反應。高分子材料的化學改性是高分子材料改性中應用最為廣泛,尤其是以共聚反應和交聯。高分子材料的共聚反應包括無規共聚;接枝共聚;嵌段共聚和交替共聚。

實際中的應用例項較多,例如丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的三元共聚物(abs)。abs樹脂是在對聚苯乙烯改性過程中開發出來的新型聚合物材料,它具有優異的綜合性能,成為用途極為廣泛的一種工程塑料。聚苯乙烯(ps)的分子鏈由於苯基的存在呈現很強的剛性,所以ps材料的拉伸強度大,剛性大,但衝擊強度低,材料的脆性很大,限制了ps材料的使用。

而聚丁二烯(pb)分子鏈中乙個雙鍵,鍵角大,分子鏈的柔性較好,使pb材料具有很好的韌性,衝擊強度較高。但pb樹脂中有活性的雙鍵基團,pb材料的耐化學腐蝕性較差,pb材料容易光熱老化和化學溶劑腐蝕。聚丙烯腈(pan)樹脂由於分子鏈中含有強極性的基團,使得聚丙烯腈樹脂有很高的強度和很好的耐化學腐蝕性,這三種組分進行共聚使得abs樹脂兼有這三種組分的共同效能,成為具有堅韌、質硬、剛性的材料。

高分子材料的交聯(crosslinking)是高分子材料在熱、光、輻射或交聯劑的作用下,分子鏈間以化學鍵鏈結起來構成三維網路或體型結構的反應。交聯是高分子材料化學改性中應用很廣泛的一種方法。最常見的例子就是橡膠的硫化反應。

未硫化的橡膠由於橡膠結構中含有大量的不飽和基團,導致橡膠材料中有活性的基團,容易發生光熱老化,使得材料的效能下降。而橡膠的硫化使得橡膠中的大量不飽和基團變成飽和基團,使橡膠中活波的基團數量下降,改善了橡膠材料的耐老化效能。但硫化劑的用量不能過多,如果所有的不飽和基團都反應了,則橡膠失去了高彈性。

高分子材料主鏈反應和側基反應就是在高分子材料中引入另一種基團來改善材料的效能。pp分子鏈中含有活波的叔氫,材料的耐化學腐蝕性較差,可以利用交聯或者側基反應將活波的叔氫原子反應了,從而提高耐化學腐蝕性能。

高分子材料的表面改性包括材料的放電處理、火焰處理、臭氧處理、表面塗層、催化接枝和表面粗化。實際應用中表面改性用處還是很多的,例如兩種材料進行共混反應,相容性不太好,可以利用材料的表面處理來改善兩種材料的相容性。最常用的表面改性是偶聯劑的表面改性,通過表面改性改善材料的極性和相容性。

高分子材料的填充與纖維增強改性是通過填充填料或者和纖維進行復合來改善高分子材料的效能。最常見的有電木和玻璃鋼的應用,其中也包括了表面改性的知識。電木是由酚醛樹脂中填充木粉制得的,玻璃鋼大多數是由不飽和聚酯和纖維復合制得,它們都改善基體材料的效能,擴大了高分子材料的用途。

高分子材料改性的目的在於改善高分子材料某一方面的效能,擴大高分子材料的用途,開發出新的高分子材料,滿足人們的需求。高分子材料的改性的基礎是高分子材料的結構,具有什麼樣的結構就有什麼樣的效能,通過改變高分子材料的結構來完善高分子材料的效能,使得高分子材料更好的滿足人民的需要。

對高分子材料的認識

一 定義 高分子材料 以高分子化合物為基礎的材料。高分子材料是由相對分子質量較高的化合物構成的材料,包括橡膠 塑料 纖維 塗料 膠粘劑和高分子基複合材料,高分子是生命存在的形式。所有的生命體都可以看作是高分子的集合。二 高分子材料按 分為天然 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...

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什麼是高分子材料 顧名思義,是以高分子化合物為基礎的材料。高分子材料是由相對分子質量較高的化合物構成的材料,包括橡膠 塑料 纖維 塗料 膠粘劑和高分子基複合材料,高分子是生命存在的形式。所有的生命體都可以看作是高分子的集合。高分子材料的 高分子材料按 分為天然 半合成 改性天然高分子材料 和合成高分...

高分子材料

高分子材料是由相對分子質量較高的化合物構成的材料。我們接觸的很多天然材料通常是高分子材料組成的,如天然橡膠 棉花 人體器官等。人工合成的化學纖維 塑料和橡膠等也是如此。一般稱在生活中大量採用的,已經形成工業化生產規模的高分子為通用高分子材料,稱具有特殊用途與功能的為功能高分子。樹枝,獸皮,稻草等天然...