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| 編輯推薦： |
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《聚合物改性》一书作为高等学校专业教材于2000年出版，2008年修订再版，受到各地院校的欢迎和使用。第二版迄今已重8次。此次修订，重点增补了近年来聚合物改性应用领域的新进展。其中，第3章主要补充了关于工程塑料共混改性的一些内容，第4章增补了纳米复合材料等内容，第5章对接枝共聚物、嵌段共聚物的性能与应用作了增补，第6章对等离子体表面改性部分作了补充。
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| 內容簡介： |
《聚合物改性》教材内容包括共混改性、填充改性、化学改性和表面改性4个部分，其中以共混改性为主。本书的特点是全面讲述聚合物改性的各种方法，内容简明、理论与实际密切结合，注重实用性，且易教易学。因而受到各地不同层次高校的普遍欢迎和使用。本次拟修订出版的《聚合物改性》第三版，将继续保持本书内容全面而简明、理论与实际密切结合、注重实用性的特色。修订中，重点补充近年来聚合物改性领域的新进展。
修订方案：
1. 共混改性是本教材的重点。修订中，共混理论部分基本保持现有理论体系，适当补充理论研究的新进展。
2. 重点修订共混改性的应用部分，删去已过时的内容，增写共混应用的有代表性的新进展。
3. 对填充改性、化学改性和表面改性的新进展，予以补充。
4. 对旧版中的不妥之处进行修正。
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| 關於作者： |
工作经历
1982～1998,北京化工大学,助教、讲师、副研究员
1998～,北京化工大学,教授
主要研究领域
1.聚合物共混
重点研究聚合物共混理论、塑料的共混改性及应用
2.纳米复合材料
重点研究无机纳米颗粒聚合物复合材料及其应用
主要研究成果
获北京市科技进步二等奖2005年、中国石化协会科技发明一等奖2004年、中国高校科学技术二等奖2002年、北京市科技进步一等奖2001年、国家石油和化学工业局科技进步二等奖1999年;主编《聚合物改性》;有发明专利4项。
代表性论文
纳米CaCO3EPRPP纳米复合材料的性能与结构研究,复合材料学报,2004,21467;纳米CaCO3SBSPP复合材料结构与性能研究,中国塑料,2005,19222;
纳米CaCO3的表面特性对PPSBS复合材料力学性能的影响,工程塑料应用,2004,321136;
纳米CaCO3EPOPP复合材料性能与结构的研究,塑料工业,2004,321116,等
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| 目錄：
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第1章绪论
1.1聚合物改性的主要方法
1.1.1共混改性
1.1.2填充改性与纤维增强复合材料
1.1.3化学改性
1.1.4表面改性
1.2聚合物改性发展简况
参考文献
第2章共混改性基本原理
2.1基本概念
2.1.1聚合物共混与高分子合金的概念
2.1.2共混改性的主要方法
2.1.3关于共混物形态的基本概念
2.1.4关于相容性的基本概念
2.1.5聚合物共混物的分类
2.2聚合物共混物的形态
2.2.1共混物形态的研究及制样方法
2.2.2分散相分散状况的表征
2.2.3共混物的相界面
2.2.4影响聚合物共混物形态的因素
2.3共混物的性能
2.3.1共混物性能与单组分性能的预测关系式
2.3.2共混物熔体的流变性能
2.3.3共混物的力学性能
2.3.4共混物的其它性能
2.4共混过程、共混工艺与共混设备
2.4.1分布混合与分散混合
2.4.2分散相的分散过程与集聚过程
2.4.3控制分散相粒径的方法
2.4.4两阶共混分散历程
2.4.5剪切应力对分散过程的影响
2.4.6共混设备简介
2.4.7共混工艺因素对共混物性能的影响
2.5共混组分的相容性与相容化
2.5.1相容热力学
2.5.2相容性的测定与研究方法
2.5.3提高相容性的方法相容化
习题
参考文献
第3章聚合物共混的应用
3.1概述
3.2通用塑料的共混改性
3.2.1聚氯乙烯PVC的共混改性
3.2.2聚丙烯PP的共混改性
3.2.3聚乙烯PE的共混改性
3.2.4聚苯乙烯PS及ABS的共混改性
3.3工程塑料的共混改性
3.3.1聚酰胺PA的共混改性
3.3.2聚碳酸酯PC的共混改性
3.3.3PET、PBT的共混改性
3.3.4聚苯醚PPO的共混改性
3.3.5聚甲醛POM的共混改性
3.3.6高性能工程塑料的共混改性
3.4橡胶的共混改性
3.4.1橡胶共混的基本知识
3.4.2通用橡胶的共混改性
3.4.3特种橡胶的共混改性
3.4.4共混型热塑性弹性体
习题
参考文献
第4章聚合物填充、增强体系及纳米复合材料
4.1填充剂与增强纤维简介
4．1．1 填充剂的种类
4．1．2 无机填充剂
4．1．3 增强纤维及晶须
4．1．4 天然材料填充剂
4．2
填充剂的基本特性及表面改性
4．2．1 填充剂的基本特性
4．2．2 填充剂的表面改性
4．3
填充剂对填充体系性能的影响
4．3．1 力学性能
4．3．2 结晶性能
4．3．3 热学性能
4．3．4 熔体流变性能
4．4 无机纳米粒子聚合物复合材料
4．4．1 无机纳米粒子聚合物复合材料的制备方法
4．4．2 无机纳米粒子聚合物复合材料研究进展
4．5 聚合物增强体系
4. 5 . 1 纤维增强复合材料概述
4．5．2 热固性树脂基纤维增强复合材料
4．5．3 热塑性树脂基纤维增强复合材料[35]
4．5．4 热塑性塑料的其他增强体系
习题
参考文献
第5章接枝、嵌段共聚改性及互穿聚合物网络
5.1接枝共聚改性
5.1.1基本原理
5.1.2接枝共聚方法
5.1.3接枝共聚物性能与应用
5.1.4接枝共聚物研究
5.2嵌段共聚改性
5.2.1基本原理
5.2.2嵌段共聚物制备方法
5.2.3嵌段共聚物性能与应用
5.3互穿聚合物网络
5.3.1互穿聚合物网络种类
5.3.2互穿聚合物网络的制备
5.3.3互穿聚合物网络的应用
5.3.4工业化IPN发展方向
习题
参考文献
第6章聚合物表面改性
6.1概述
6.2等离子体表面改性
6.2.1基本概念
6.2.2等离子体表面改性方法
6.2.3等离子体表面改性机理
6.2.4等离子体处理在聚合物表面改性中的应用
6.3表面化学改性
6.3.1碱洗含氟聚合物
6.3.2酸洗聚烯烃、ABS和其它聚合物
6.3.3碘处理
6.3.4其它化学处理
6.4光接枝聚合改性
6.4.1表面光接枝的化学原理
6.4.2接枝方法
6.4.3表面光接枝改性的应用
6.4.4表面光接枝最新进展
6.5难粘聚合物表面改性
6.6偶联剂在表面改性中的应用
6.6.1偶联剂种类
6.6.2偶联剂的应用
习题
参考文献
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| 內容試閱：
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第4章 聚合物填充、增强体系及纳米复合材料
聚合物的填充体系，是指在聚合物基体中添加与基体在组成和结构上不同的固体添加物制备的复合体系。这样的添加物称为填充剂，也称为填料。填充一词有增量的含义。某些填充剂，确实是主要作为增量剂使用的。但随着材料科学的发展，越来越多的具有改性作用或特殊功能的填充剂被开发出来并获得了应用。聚合物中添加填充剂的目的，有的仅仅是为了降低成本，但更多的是为了改善性能。例如，有的填充体系是为增强或改善加工性能，有的可以提高耐热性或耐候性；有一些填充剂可以改善聚合物的质感，还有一些填充剂具有阻燃或抗静电等作用。
用于聚合物改性的无机粒子的粒径，随着制备技术的进展，呈现出细微化的趋势。无机纳米粒子聚合物复合材料日益受到关注。本章将简介无机纳米粒子聚合物复合材料。
纤维增强是提高聚合物力学性能的重要手段。短纤维增强热塑性聚合物复合材料的制备方法与共混方法接近，热固性树脂基纤维增强复合在聚合物改性中有重要作用，都将在本章进行简介。
4．1
填充剂与增强纤维简介
4．1．1 填充剂的种类
填充剂的种类繁多，可按多种方法进行分类。按化学成分，可分为无机填充剂和有机天然材料填充剂两大类。目前实际应用的填充剂大多数为无机填充剂，而天然材料填充剂（如木粉等天然纤维类填充剂）也展示出发展前景。
将无机填充剂进一步划分，可分为碳酸盐类、硫酸盐类、金属氧化物类、金属粉类、金属氢氧化物类、含硅化合物类、碳素类等。其中，碳酸盐类包括碳酸钙、碳酸镁、碳酸钡，硫酸盐包括硫酸钡、硫酸钙等，金属氧化物包括二氧化钛钛白粉、氧化锌、氧化铝、氧化镁、三氧化二锑等，金属氢氧化物如氢氧化铝，金属粉如铜粉、铝粉，含硅化合物如二氧化硅白炭黑、滑石粉、陶土、硅藻土、云母粉、硅灰石等，碳素类如炭黑。
填充剂按形状划分，有粉状、粒状、片状、纤维状等。
4．1．2 无机填充剂
现将一些主要无机填充剂品种简介如下[1, 2, 3]。
1 碳酸钙
碳酸钙CaCO3是用途广泛而价格低廉的填充剂。因制造方法不同，可分为重质碳酸钙和轻质碳酸钙。重质碳酸钙是石灰石经机械粉碎而制成的，其粒子呈不规则形状，粒径在10m以下，相对密度2.7～2.95。轻质碳酸钙是采用化学方法生产的，粒子形状呈针状，粒径在10m以下，其中大多数粒子在3m以下，相对密度2.4～2.7。近年来，超细碳酸钙、纳米级碳酸钙也相继研制出来。将碳酸钙进行表面处理，可制成活性碳酸钙。活性碳酸钙与聚合物有较好的界面结合，可有助于改善填充体系的力学性能。轻质碳酸钙的显微照片如图4-1所示。
在塑料制品中采用碳酸钙作为填充剂，不仅可以降低产品成本，还可改善性能。例如，在硬质PVC中添加5～10质量份的超细碳酸钙，可提高冲击强度。碳酸钙广泛应用于PVC中，可制造管材、板材、人造革、地板革等，也可用于PP、PE等塑料中，在橡胶制品中也有广泛的应用。
图4-1轻质碳酸钙的电镜照片
2 陶土
陶土，又称高岭土，是一种天然的水合硅酸铝矿物，经加工可制成粉末状填充剂，相对密度2.6。
作为塑料填充剂，陶土具有优良的电绝缘性能，可用于制造各种电线包皮。在PVC中添加陶土，可使电绝缘性能大幅度提高。
陶土在橡胶工业也有应用，可用作NR、SBR等的补强填充剂。
3 滑石粉
滑石粉是天然滑石经粉碎、研磨、分级而制成的。滑石粉的化学成分是含水硅酸镁，为层片状结构，相对密度为2.7～2.8。
滑石粉用作塑料填充剂，可提高制品的刚性、硬度、阻燃性能、电绝缘性能、尺寸稳定性，并具有润滑作用。滑石粉常用于填充PP、PS等塑料。
粒度较细的滑石粉可用作橡胶的补强填充剂。超细滑石粉的补强效果可更好一些。
4 云母
云母是多种铝硅酸盐矿物的总称，主要品种有白云母和金云母。云母为磷片状结构，具有玻璃般光泽。云母经加工成粉末，可用作聚合物填充剂。云母粉易于与塑料树脂混合，加工性能良好。
云母粉可用于填充PE、PP、PVC、PA、PET、ABS等多种塑料，可提高塑料基体的拉伸强度、模量，还可提高耐热性，降低成型收缩率，防止制品翘曲。云母粉还具有良好的电绝缘性能。
云母粉呈鳞片状形态，在其长度与厚度之比为100以上时，具有较好的改善塑料力学性能的作用。在PET中添加30％的云母粉，拉伸强度可由55MPa提高到76MPa，热变形温度也有大幅度提高。
云母粉在橡胶制品中应用，主要用于制造耐热、耐酸碱及电绝缘制品。
5 二氧化硅白炭黑
用作填充剂的二氧化硅大多为化学合成产物，其合成方法有沉淀法和气相法。二氧化硅为白色微粉，用于橡胶可具有类似炭黑的补强作用，故被称为白炭黑。白炭黑是硅橡胶的专用补强剂，在硅橡胶中加入适量的白炭黑，其硫化胶的拉伸强度可提高10～30倍。白炭黑还常用作白色或浅色橡胶的补强剂，对NBR和氯丁胶的补强作用尤佳。气相法白炭黑的补强效果较好，沉淀法则较差。
在塑料制品中，白炭黑的补强作用不大，但可改善其它性能。白炭黑填充PE制造薄膜，可增加薄膜表面的粗糙度，减少粘连。在PP中，白炭黑可用作结晶成核剂，缩小球晶结构，增加微晶数量。在PVC中添加白炭黑，可提高硬度，改善耐热性。
6 硅灰石
天然硅灰石的化学成分为型硅酸钙，具有针状结构。经加工制成硅灰石粉，为针状填充剂。天然硅灰石粉化学稳定性和电绝缘性能好，吸油率较低，且价格低廉，可用作塑料填充剂。硅灰石可用于PA、PP、PET、环氧树脂、酚醛树脂等，对塑料有一定的增强作用。
硅灰石粉白度较高，用于NR等橡胶制品，可在浅色制品中代替部分钛白粉。硅灰石粉在胶料中分散容易，易于混炼，且胶料收缩性较小。
7 二氧化钛钛白粉
二氧化钛俗称钛白粉，在高分子材料中用作白色颜料，也可兼作填充剂。根据结晶结构不同，二氧化钛可分为金红石型（Ruite）和锐钛型（Anatase）等晶型，金红石型着色力高、遮盖力好、耐光性好；锐钛型在紫外线照射下会发生反应，一般不应用到塑料着色中。钛白粉不仅可以使制品达到相当高的白度，而且可使制品对日光的反射率增大，保护高分子材料，减少紫外线的破坏作用。添加钛白粉还可以提高制品的刚性、硬度和耐磨性。钛白粉在塑料和橡胶中都有广泛应用。
8 氢氧化铝
氢氧化铝为白色结晶粉末，在热分解时生成水，可吸收大量的热量。因此，氢氧化铝可用作塑料的填充型阻燃剂，与其它阻燃剂并用，对塑料进行阻燃改性。作为填充型阻燃剂，氢氧化铝具有无毒、不挥发、不析出等特点。还能显著提高塑料制品的电绝缘性能。经过表面处理的氢氧化铝，可用于PVC、PE等塑料中。氢氧化铝还可用于氯丁胶、丁苯胶等橡胶中，具有补强作用。氢氧化铝的热分解温度较低，因而不适用于加工温度较高的工程塑料。
9 氢氧化镁与水镁石
除氢氧化铝外，填充型无机阻燃剂还有氢氧化镁等。氢氧化镁的热分解温度较高，可用于一些工程塑料。
水镁石是一种天然矿物，主要成分是氢氧化镁，是自然界含镁最高的矿物。水镁石粉经表面改性后，可用于PE、PP等塑料的阻燃改性，且成本低廉。
10 炭黑
炭黑是一种以碳元素为主体的极细的黑色粉末。炭黑因生产方法不同，分为炉法炭黑、槽法炭黑、热裂法炭黑和乙炔炭黑。
在橡胶工业中，炭黑是用量最大的填充剂和补强剂。炭黑对橡胶制品具有良好的补强作用，且可改善加工工艺性能，兼作黑色着色剂之用。
在塑料制品中，炭黑的增强作用不大，可发挥紫外线遮蔽剂的作用，提高制品的耐光老化性能。此外，在PVC等塑料制品中添加乙炔炭黑或导电炉黑，可降低制品的表面电阻，起抗静电作用。炭黑也是塑料的黑色着色剂。
11 玻璃微珠
玻璃微珠是一种表面光滑的微小玻璃球，可由粉煤灰中提取，也可直接以玻璃制造。由粉煤灰中提取玻璃微珠可采用水选法，产品分为漂珠与沉珠。漂珠是中空玻璃微珠，相对密度为0.4～0.8。
直接用玻璃生产微珠的方法又分为火焰抛光法与熔体喷射法。火焰抛光法是将玻璃粉末加热，使其表面熔化，形成实心的球形珠粒。熔体喷射法则是将玻璃料熔融后，高压喷射到空气中，可形成中空小球。
实心玻璃微珠具有光滑的球形外表，各向同性，且无尖锐边角，因此没有应力高度集中的现象。此外，玻璃微珠还具有滚珠轴承效应，有利于填充体系的加工流动性。玻璃微珠的膨胀系数小，且分散性好，可有效地防止塑料制品的成型收缩及翘曲变形。实心玻璃微珠主要应用于尼龙，可改善加工流动性及尺寸稳定性。此外，也可应用于PS、ABS、PP、PE、PVC以及环氧树脂中。玻璃微珠一般应进行表面处理以改善与聚合物的界面结合。
中空玻璃微珠除具有普通实心微珠的一些特性外，还具有密度低、热传导率低等优点，电绝缘、隔音性能也良好。但是，中空玻璃微珠壳体很薄，不耐剪切力，不适用于注射或挤出成型工艺。目前，中空玻璃微珠主要应用于热固性树脂为基体的复合材料，采用浸渍、注模、压塑等方法成型。中空玻璃微珠与不饱和聚酯复合可制成合成木材，具有质量轻、保温、隔音等特点。
（12）金属粉末与金属纤维
金属粉末包括铜粉、铝粉等，可用于制备抗静电或导电高分子材料。
近年来，金属纤维填充热塑性导电塑料发展迅速，采用的金属纤维主要是铜纤维或不锈钢纤维。
4．1．3 增强纤维及晶须
用于纤维增强复合材料的纤维品种很多[1, 2, 4, 5]，主要品种有玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维，此外还有尼龙、聚酯纤维以及硼纤维。晶须也可用于增强复合材料的制备。
增强纤维的主要品种简介如下。
1 玻璃纤维
玻璃纤维增强塑料是已获得颇为广泛应用的纤维增强复合材料。玻璃纤维按化学组成可分为无碱铝硼硅酸盐简称无碱纤维和有碱无硼硅酸盐简称中碱纤维。玻璃纤维可用于增强PP、PET、PA等热塑性塑料，也广泛应用于热固性塑料。
玻纤增强塑料具有比强度高、耐腐蚀、隔热、介电、容易成型等优点。玻纤与基体塑料的界面结合情况对复合材料的力学性能影响很大，一般应用偶联剂处理。
2 碳纤维
碳纤维是由聚丙烯腈纤维、粘胶或沥青原丝经碳化而制成的。由于原料不同和制造方法不同，碳纤维的强度和模量也不相同。碳纤维的相对密度为1.3～1.8，而玻璃纤维的相对密度则为2.5左右；采用碳纤维增强的复合材料，其模量明显高于采用玻纤增强的复合材料。碳纤维增强复合材料是一种质轻、高强的新型复合材料，不仅在航空、航天工业中有广泛用途，而且已在体育、生活用品中获得应用。碳纤维还具有耐高温、导电等特性。碳纤维可用于PC、PA、PP、PE等热塑性塑料，以及环氧树脂等热固性塑料。
3 芳纶纤维
芳香族聚酰胺纤维，简称芳纶纤维，是一种高强度、高模量且质轻的新型合成纤维。其代表性品种是美国Du Pont公司开发的Kevlar纤维，化学组成为聚对苯二甲酰对苯二胺。Kevlar纤维的比强度为钢丝的5倍，相对密度仅为1.43～1.45，且具有良好的耐热性。
4 其它纤维
硼纤维也是一种新型纤维，模量高于玻纤，主要应用于航空领域。
聚酯纤维和尼龙纤维，主要应用于汽车轮胎和胶带、胶管的骨架材料。
再将晶须简介如下。
晶须（whiskers）是以单丝形式存在的小单晶体。晶须的种类很多，代表性品种有碳化硅晶须和硫酸钙晶须等。晶须具有很高的强度和模量。譬如，碳化硅晶须的模量为钢丝的4倍，拉伸强度约为钢丝的3倍。与其它增强纤维材料相比，晶须具有更微细的尺寸和较大的长径比。譬如，硫酸钙晶须的长度为100～200m，直径仅为1～4m[6]。因此，将晶须添加到聚合物中，不仅很少增加熔体黏度，而且还可以使加工流动性得到改善。晶须还具有卓越的耐热性，质量也较轻。硫酸钙晶须具有很高的强度，且价格与其他品种晶须相比较低，有较高的性能价格比。
利用晶须对聚合物进行增强或增韧，在国外已得到广泛应用，主要用于汽车、机器制造、电子仪器以及航空航天等。国内自20世纪80年代以来也已开展对于晶须的研究。
4．1．4 天然材料填充剂
可用于天然材料填充剂塑料复合材料的天然纤维品种很多，除各种木材废料外，还包括稻草、秸秆、糠壳等。这些材料在我国资源丰富，但利用水平很低。除少量农业植物纤维被用于生产饲料和经济作物外，大部分被焚烧处理，不仅造成自然资源严重浪费，还污染了环境。
目前，天然材料填充剂塑料复合材料的大规模应用以木塑制品为主[7-9]。木粉是采用木材生产中的下脚料（如枝桠、边角废料），经机械粉碎、研磨而制成。木粉的细度通常为50～100目。木粉被大量地用作酚醛、脲醛等热固性树脂的填充剂。近年来，由木粉热塑性塑料（主要采用废旧塑料）复合制成木塑复合材料的制备技术取得了重大的进展，木塑复合材料也获得了日益广泛的应用。竹纤维、麻纤维、秸杆纤维与聚合物的复合材料，也在进行研究和应用开发。
木塑复合材料除具有木材制品的特点外，还具有机械性能好、强度高、防腐、防虫、防湿、抗强酸强碱、不易变形、使用寿命长、可重复使用等优点，且主要原料为废旧材料，价格便宜，成本低廉，有利于环保。它还具有传统木材所不及的优越特性，如无木节疤、斜纹；制品表面光滑、平整、坚固，并可压制出各种立体图案和形状，不需要复杂的二次加工，等等。
木塑制品的应用已相当广泛。例如，在建筑装修和装饰材料中可作护墙板、地板、踢脚板、装饰板、壁板及建筑模板等；在市政交通中可制成标牌、广告板、汽车装饰板材、高速公路噪音隔板等；用于包装材料的搬运垫板和托盘；此外还可用于制成露天桌椅、围墙、防潮隔板等。
天然材料填充剂塑料复合材料以聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等各种废弃塑料为原料，大大提高了废旧资源的综合利用水平，促进了环境综合治理。
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