高聚物结构与性能.pdfVIP

1．聚合物表面改性

聚合物表面改性方法可以分为以下几种：化学改性、光化学改性、表面改性剂改性、力

化学处理、火焰处理与热处理、偶联剂改性、辐照与等离子体表面改性。

（1）化学改性是通过化学手段对聚合物表面进行改性处理，其具体方法包括化学氧化法、

化学浸蚀法、化学法表面接枝等。

化学氧化法是通过氧化反应改变聚合物表面活性。常用的氧化体系有：氯酸-硫酸系、

高锰酸-硫酸系、无水铬酸-四氯乙烷系、铬酸-醋酸系、重铬酸-硫酸系及硫代硫酸铵-硝酸银

系等，其中以后两种体系最为常用。

化学浸蚀法是用溶剂清洗可除去聚烯烃表面的弱边界层，例如通过用脱脂棉蘸取有机溶

剂，反复擦拭聚合物表面多次等。

聚合物表面接枝，是通过在表面生长出一层新的有特殊性能的接枝聚合物层，从而达到

显著的表面改性效果。

（2）光化学改性主要包括光照射反应、光接枝反应。

光照射反应是利用可见光或紫外光直接照射聚合物表面引起化学反应，如链裂解、交联

和氧化等，从而提高了表面张力。

光接枝反应就是利用紫外光引发单体在聚合物表面进行的接枝反应。

（3）表面改性剂改性

采用将聚合物表面改性剂与聚合物共混的方式是一种简单的改性办法，它只需要在成型

加工前将改性剂混到聚合物中，加工成型后，改性剂分子迁移到聚合物材料的表面，从而达

到改善聚合物表面性能的目的。

（4）力化学处理是针对聚乙烯、聚丙烯等高分子材料而提出来的一种表面处理和粘接方法，

该方法主要是对涂有胶的被粘材料表面进行摩擦，通过力化学作用，使胶黏剂分子与材料表

面产生化学键结合，从而大大提高了接头的胶接强度。力化学粘接主要是通过外力作用下高

分子键产生断裂而发生化学反应，包括力降解、力化学交联、力化学接枝和嵌段共聚等。

（5）火焰处理就是在特别的灯头上，用可燃气体的热氧化焰对聚合物表面进行瞬时处理，

使其表面发生氧化反应而达到表面改性的效果。热处理是将聚合物暴露在热空气中，使其表

面氧化而引入含氧基团。

（6）偶联剂是一种同时具有能分别与无机物和有机物反应的两种性质不同官能团的低分子

化合物。其分子结构最大的特点是分子中含有化学性质不相同的两个基团，一个基团的性质

亲无机物，易于与无机物表面起化学反应；另一个基团亲有机物，能与聚合物起化学反应，

生成化学键，或者能互相融合在一起。偶联剂主要包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂两大类，

其作用机理同表面活性剂的改性机理相同。

（7）辐照改性是聚合物利用电离辐射（直接或间接的导致分子的激发和电离）来诱发一些

物理化学变化，从而达到改性的目的。等离子体表面改性是通过适当选择形成等离子体的气

体种类和等离子体化条件，对高分子表面层的化学结构或物理结构进行有目的的改性。

2．哪些物质能形成液晶，判断、表征

形成液晶物质的条件：

（1）具有刚性的分子结构。

（2）分子的长宽比。棒状分子长宽比＞4左右的物质才能形成液晶态；盘状分子轴比＜1/4

左右的物质才能呈现液晶态。

（3）具有在液态下维持分子的某种有序排列所必需的凝聚力。这种凝聚力通常是与结构中

的强极性基团、高度可极化基团、氢键等相联系的。

液晶相的判断：各种液晶相主要是通过它们各自的光学形态即织构来识别的，即在正交偏光

显微镜下可观察到各种不同的由双折射产生的光学图像，这些图像是由“畴”和向错构成的。

液晶态的表征：

（1）偏光显微镜。利用液晶态的光学双折射现象，在带有控温热台的偏光显微镜下，可以

观察液晶物质的织构，测定其转变温度。

（2）热分析。热分析研究液晶态的原理在于用DSC或DTA直接测定液晶相变时的热效应

及相转变温度。

（3）X射线衍射

除上述三种方法之外，电子衍射、核磁共振、电子自旋共振、流变学和流变光学等手

段，均可用以研究高分子液晶行为。

3．聚合物导电

导电高分子导电机理：

高分子材料要能导电，必须具备两个条件：要能产生足够数量的载流子(电子、空穴或

离子）；以及大分子链内和链间要能形成导电通道。

导电高分子的导电机理既不同于金属也不同于半导体，金属的载流子是自由电子，半导

体的载流子是电子或空穴，而导电高分子的载流子是离域π电子和由掺杂剂形成的孤子、极

化子、双极化子等构成。

导电高分子结构：

导电高分子材料的共同特征－交替的单键、双键共轭结构，亦称为共轭的双键。

导电聚合物是由具有共轭双键的聚合物经过化学或电化学的掺杂而形成的。导电聚合物

除了具有高分子聚合物的一般的结构特点外还含有一价的对阴离子（P型掺杂）或对阳离子

（N型掺杂）。