本书全面贯彻党的教育方针,落实立德树人根本任务,有机融入党的二十大精神,从改性材料生产与应用的角度,围绕橡胶与塑料的改性,介绍工业实用的高分子材料改性工艺原理、常用材料及其作用机理、各类改性方法与改性添加剂的改性效果、实施方法与工艺控制等实用知识与技术。
全书包含绪论和五个模块,各模块分别介绍了高分子的填充改性、共混改性、纤维增强改性、化学改性和最新的以纳米复合为基础的改性技术。本书可作为高等职业教育高分子材料相关专业的教材,也可供从事高分子材料工业的技术人员、研发人员参考。
绪论 1
学习目标1
单元一聚合物改性的基本概念1
一、聚合物改性的定义1
二、聚合物改性的意义1
三、聚合物改性的技术分类2
单元二聚合物改性设备3
一、干燥设备3
二、初混设备4
三、熔融共混合设备5
四、切粒设备6
单元三聚合物改性技术的发展历程8
一、早期探索8
二、合成高分子兴起与改性发展9
三、多样化改性阶段9
四、现代前沿发展10
单元四聚合物改性技术的发展趋势11
一、无机材料纳米化11
二、高性能聚合物合金开发12
三、化学助剂高效化12
四、智能响应聚合物的研究与应用拓展13
五、改性技术与绿色可持续发展结合13
六、改性过程的精准化与智能化控制14
阅读材料赫尔曼·施陶丁格:高分子化学之父14
知识能力检测15
模块一填充改性 16
学习目标16
单元一填充改性的基本原理16
一、填料的作用16
二、填料的性质18
三、填料聚合物的界面22
四、填料聚合物界面体系的表征28
单元二填料的种类与特性30
一、碳酸盐31
二、硅酸盐33
三、硫酸盐37
四、氧化物与氢氧化物38
五、单质40
六、有机物41
七、晶须42
八、其他填料44
单元三填料的表面处理45
一、填料表面处理的作用机理45
二、填料表面处理剂47
三、填料表面处理方法54
单元四聚合物填充改性效果56
一、聚合物填充改性的经济效果56
二、填充聚合物的力学性能57
三、填充聚合物的热性能59
四、填充聚合物的其他性能60
单元五填充聚合物的制备与加工64
一、填充聚合物的加工特性64
二、填料在聚合物中的分散67
三、功能性填充改性聚合物材料69
四、填充母料76
改性实例碳酸钙填充改性聚氯乙烯80
阅读材料“中国塑料之父”——徐僖82
知识能力检测83
模块二共混改性 84
学习目标84
单元一聚合物共混改性的目的和方法84
一、共混改性的基本概念84
二、共混改性的目的85
三、共混改性的方法86
单元二聚合物共混改性基本原理88
一、共混物的相容性88
二、共混物的形态结构91
三、共混物的界面93
四、影响共混物形态结构的因素95
五、共混体系聚合物的选择原则100
单元三聚合物共混物的性能100
一、聚合物共混物性能与其纯组分性能间的一般关系100
二、聚合物共混物的物理性能103
三、聚合物共混物的力学性能104
四、聚合物共混物熔体的流变性能107
单元四聚合物共混增容剂108
一、增容剂的分类109
二、增容剂的增溶作用原理111
三、增容剂的制备112
四、增容剂的应用113
单元五橡胶的共混改性114
一、橡胶共混物中的助剂分布115
二、橡胶共混物的共硫化120
三、通用橡胶的共混123
四、特种橡胶的共混125
五、橡胶与塑料的共混126
单元六动态硫化热塑性弹性体129
一、共混型热塑性弹性体的反应性共混及动态硫化作用130
二、影响共混型热塑性弹性体性能的因素134
三、共混型热塑性弹性体的制备138
单元七塑料合金141
一、ABS合金142
二、聚酰胺合金143
三、聚碳酸酯合金147
四、聚对苯二甲酸丁二醇酯合金149
五、聚苯醚合金150
六、其他塑料合金151
改性实例高抗冲PC/ABS 合金的制备及
树脂优选153
阅读材料冯新德:中国高分子化学的奠基者162
知识能力检测163
模块三纤维增强改性 164
学习目标164
单元一纤维增强改性聚合物的基本原理164
一、增强改性及其类型164
二、纤维增强聚合物复合材料中的基本单元166
三、纤维增强聚合物复合材料的力学强度169
四、纤维增强聚合物复合材料的其他性能173
五、混杂增强175
单元二增强纤维177
一、玻璃纤维178
二、碳纤维181
三、有机聚合物纤维182
四、硼纤维183
五、石棉纤维183
六、陶瓷纤维184
七、金属纤维184
八、导电性TRF纤维184
九、植物纤维185
单元三增强材料的表面处理186
一、纤维表面处理应遵循的基本原则186
二、玻璃纤维的表面处理187
三、碳纤维的表面处理188
四、有机纤维的表面处理190
五、植物纤维的表面处理191
单元四纤维增强聚合物复合材料的制造193
一、纤维增强热塑性塑料193
二、纤维增强热固性模塑料198
三、短纤维增强橡胶复合材料201
改性实例玻璃纤维增强改性聚丙烯205
阅读材料黄葆同:归国赤子的科研报国路210
知识能力检测211
模块四化学改性 212
学习目标212
单元一聚合物的熔融态化学212
一、聚合物熔融态化学的研究目的与任务212
二、熔融态化学反应214
三、熔融态化学反应的应用215
四、熔融态化学反应器218
单元二反应挤出219
一、反应挤出的优点220
二、反应挤出过程221
三、影响反应挤出的操作因素223
单元三聚合物的熔融接枝改性224
一、自由基引发体系224
二、聚合物的熔融接枝228
单元四聚合物的交联改性与控制降解234
一、聚合物的交联改性234
二、聚合物的控制降解241
改性实例马来酸酐接枝改性GTR 对聚乳酸性能的影响245
阅读材料何炳林:离子交换树脂之父250
知识能力检测250
模块五无机纳米改性 252
学习目标252
单元一纳米材料基本概念252
一、纳米概念与纳米材料的基本特性253
二、纳米复合材料255
单元二聚合物/无机纳米复合材料的制备255
一、聚合物/无机纳米复合材料的分类255
二、聚合物/无机纳米复合材料的制备方法256
三、聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料的制备258
四、熔融共混法聚合物/无机纳米复合材料的制备261
单元三聚合物/无机纳米复合材料的结构、性能与应用262
一、聚合物/无机纳米复合材料的结构262
二、聚合物/无机纳米复合材料的性能与应用264
改性实例纳米SiO2改性3D打印光敏材料的制备及性能研究267
阅读材料王葆仁:中国高分子科学的奠基人272
知识能力检测273
参考文献274