光學塑料改性及加工工藝

1、光學塑料改性及加工工藝簡要 改性塑料，是指在通用塑料和工程塑料的基礎上，經(jīng)過填充、共混、增強等方法加工，提高了阻燃性、強度、抗沖擊性、韌性等方面的性能的塑料制品。 通過改性的塑料部件不僅能夠達到一些鋼材的強度性能，還具有質(zhì)輕、色彩豐富、易成型等一系列優(yōu)點，因此目前“以塑代鋼”的趨勢在很多行業(yè)都顯現(xiàn)出來，而現(xiàn)階段要找出一種大規(guī)模替代塑料制品的材料幾乎是不可能的。發(fā)展 改性塑料屬于石油化工產(chǎn)業(yè)鏈中的中間產(chǎn)品，主要由五大通用塑料和五大工程塑料為塑料基質(zhì)加工而成，具有阻燃、抗沖、高韌性、易加工性等特點。改性塑料是典型的技術進步和消費升級受益行業(yè)，得益于全球家電、電腦、電動工具和玩具等產(chǎn)能加速向中國轉(zhuǎn)移

2、，憑借在勞動力以及其他生產(chǎn)要素方面的成本優(yōu)勢，我國已成為這些領域的制造業(yè)大國，并籍此推動了國內(nèi)改性塑料行業(yè)的發(fā)展。消費升級使中國的汽車、建筑等產(chǎn)業(yè)進入高速增長期，隨著人們對材料性能要求的不斷提高，我國正成為全球改性塑料最大的潛在市場和主要需求增長動力。據(jù)2013-2017年中國改性塑料行業(yè)產(chǎn)銷需求與投資預測分析報告1數(shù)據(jù)分析，近年來我國改性塑料行業(yè)發(fā)展迅猛，產(chǎn)量、表觀消費量年均增長分別達到20%、15%。目前國內(nèi)改性塑料年總需求在500萬噸左右，約占全部塑料消費量的10%左右，但仍遠低于世界平均水平20%。此外，目前我國人均塑料消費量與世界發(fā)達國家相比還有很大的差距。作為衡量一個國家塑料工業(yè)發(fā)

3、展水平的指標塑鋼比，我國僅為30：70，不及世界平均的50：50，更遠不及發(fā)達國家如美國的70：30和德國的63：37。我國的改性塑料行業(yè)目前總體的發(fā)展水平較低，行業(yè)內(nèi)企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模普遍偏小，產(chǎn)品的市場狀況也呈現(xiàn)出初級產(chǎn)品多，中級產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，高級產(chǎn)品缺乏的特點，遠不能滿足我國21世紀經(jīng)濟發(fā)展的需要。因此，改性塑料作為化工新材料領域中的一個重要組成部分，也已被國家列為重點發(fā)展的科技領域之一。自2007年以來我國陸續(xù)出臺各項政策推進改性塑料行業(yè)發(fā)展。隨著人民生活水平的大幅提升和技術手段的進步，國內(nèi)以塑代鋼以塑代木將成為一種趨勢。據(jù)前瞻網(wǎng)調(diào)查改性塑料行業(yè)作為塑料加工行業(yè)大類中發(fā)展較快且發(fā)展?jié)摿^

4、大的一個子類行業(yè)，預計在未來的5年，其總的市場需求量仍將保持10%以上的增長率。改性塑料是涉及面廣、科技含量高、能創(chuàng)造巨大經(jīng)濟效益的一個塑料產(chǎn)業(yè)領域。而塑料改性技術填充、共混和增強改性更是深入幾乎所有的塑料制品的原材料與成型加工過程。從原料樹脂的生產(chǎn)到從多種規(guī)格及品種的改性塑料母料，為了降低塑料制品的成本，提高其功能性，離不開塑料改性技術。普通的塑料往往會有它自身的特性和缺陷，改性塑料就是給塑料改變一下性質(zhì)，基本的技術包括：1、增強：將玻璃纖維等與塑料共混以增加塑料的機械強度。2、填充：將礦物等填充物與塑料共混，使塑料的收縮率、硬度、強度等性質(zhì)得到改變。3、增韌：通過給普通塑料加入增韌劑共混以

5、提高塑料的韌性，增韌改性后的產(chǎn)品：鐵軌墊片。4、阻燃：給普通塑料樹脂里面添加阻燃劑，即可使塑料具有阻燃特性，阻燃劑可以是一種或者是幾種阻燃劑的復合體系，如溴+銻系，磷系，氮系，硅系，以及其他無機阻燃體系。5、耐寒：增加塑料在低溫下的強度和韌性，一般塑料在低溫下固有的低溫脆性，使得在低溫環(huán)境中應用受限，需要添加一些耐低溫增韌劑改變塑料在低溫下的脆性，例如汽車保險杠等塑件，一般要求耐寒。特點 改性塑料憑借優(yōu)越的性價比在越來越多的下游領域得到應用，可以說改性塑料已經(jīng)成為一種消費趨勢，而這種趨勢背后隱含了如下五種因素：高性能：改性塑料不僅具備傳統(tǒng)塑料的優(yōu)勢，如密度小、耐腐蝕等，同時物理、機械性能得到很

6、好的改善，如高強度、高韌度、高抗沖性、耐磨抗震，此外塑料綜合性能的提高為其下游領域的廣泛應用提供了基礎。低成本：與其他材料相比，塑料得益于生產(chǎn)效率高、密度低等優(yōu)勢，具有更低的成本，單位體積塑料的成本僅為金屬的十分之一左右。政府政策：中國推行的“3c”強制認證制度，對目錄內(nèi)產(chǎn)品的安全性能進行了嚴格的規(guī)定，從而推動了阻燃塑料在家用電器、it、通訊等領域的廣泛應用。消費升級：隨著生活水平的提高，人們開始追求更加卓越的產(chǎn)品性能，要求家電等產(chǎn)品更加美觀、安全、耐用，從而對上游的塑料行業(yè)提出更高的要求，要求其具有更好的加工性能、力學性能、耐用性和安全性。技術因素：目前世界上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)1000多種聚合物，但真

7、正有應用價值的只有幾十種，開發(fā)新的聚合物不僅投資巨大，而且應用前景不明朗；相反，改性技術不僅可以提高現(xiàn)有聚合物的性能以適應產(chǎn)業(yè)的需求，同時可以降低一些高價工程塑料的成本，成為發(fā)展塑料工業(yè)的有效途徑。硬度 硬度是指材料抵抗其它較硬物體壓入其表面的能力。硬度值的大小是表征材料軟硬程度的有條件的定量反映，它不是一個單純而確定的物理量。硬度值的大小不僅取決于材料的本身，而且取決于測試條件和測定方法，即不同的硬度測量方法，對同一種材料測定的硬度值不盡相同。因此，要比較材料之間的硬度大小，必須用同一種測量方法測量的硬度值，才有可比性。常用于表示硬度的方法有如下幾種：a、 邵氏硬度b、 洛氏硬度c、 莫氏硬

8、度添加改性塑料的硬度添加改性塑料的硬度是指在塑料中加入硬質(zhì)添加劑的一種改性方法。常用的硬度填加劑為剛性無機填料及纖維。（1）添加剛性無機填料表面處理改進塑料的硬度塑料的表面硬度改進方法是指只改善塑料制品外表的硬度，而制品內(nèi)部的硬度不變。這是一種低成本的硬度改進方法。這種改性方法主要用于殼體、裝飾材料、光學材料及日用品等。這種改性方法主要包括涂層、鍍層及表面處理三種方法。共混與復合改進塑料的硬度（1）共混改進塑料的硬度塑料共混改進方法即在低硬度樹脂混高硬度樹脂，以提高其整體硬度。常見的共混樹脂有：ps、pmma、abs及mf等，需要改性的樹脂主要為pe類、pa、ptfe及pp等。（2）復合改進塑

9、料的硬度塑料復合改進硬度的方法即在低硬度塑料制品表面上復合一層高硬度樹脂。此方法主要適合于擠出制品，如板、片、膜及管材等。常用的復合樹脂為ps、pmma、abs及mf等。改進技術 一、增強技術纖維增強是塑料改性的重要方法這一，鎂鹽晶須和玻璃纖維均能有效地提高聚丙烯的綜合性能。以玻璃纖維增強的聚丙烯具有較低的密度，低廉的價格以及可以循環(huán)使用等優(yōu)點，目前正逐步取代工程塑料與金屬在汽車儀表板，汽車車身和底盤零件中的應用：與玻璃纖維相比，鎂鹽晶須的模塑制品具有更高的精度，尺寸穩(wěn)定性和表面光潔度，適用于制備各種形狀復雜的部件，輕質(zhì)高強度阻燃部件和電子電器部件。作為一種改性劑，鎂鹽晶須能大幅度提高聚丙烯的

10、強度，剛度，抗沖擊和阻燃性能。因此，鎂鹽晶須和玻璃纖維在聚丙烯改性中的應用越來越受到重視。二、增韌技術礦物質(zhì)增強增韌是最為普遍的改性途徑之一。向聚丙烯原料中添加的礦物質(zhì)通常是碳酸鈣，滑石粉，硅灰石，玻璃微珠，云母粉等。這些礦物質(zhì)不僅可以在一定程度上改善聚丙烯材料的機械性能和沖擊韌性，降低聚丙烯材料的成型收縮率以加強其尺寸穩(wěn)定性，并且由于礦物質(zhì)與聚丙烯基體在成本上的巨大差別，可以大幅度降低聚丙烯材料的成本。礦物質(zhì)增強增韌聚丙烯是所有改性聚丙烯材料在家用電器中應用最廣泛的一種。目前，波輪洗衣機和滾筒洗衣機的內(nèi)筒一般使用的都是礦物質(zhì)增強增韌聚丙烯材料，以代替早期的不銹鋼內(nèi)筒。聚丙烯材料經(jīng)礦物質(zhì)增強增

11、韌后，可克服其原有的強度不足，光澤度不好，收縮太大等問題。目前，這種改性聚丙烯除了用于制作洗衣機的內(nèi)筒以外，還被用于制作波輪和取衣口等部件，僅海爾集團對其每年的用量就在1700噸左右（每個洗衣機內(nèi)筒約重2kg）。這種材料的礦物質(zhì)添加量高達40%，其拉伸強度達33mpa，斷裂伸長率可達90%以上，缺口沖擊強度約為10kj/m2。微波爐的很多部件也采用礦物質(zhì)增強增韌聚丙烯材料制造。由于礦物質(zhì)的加入，可以在聚丙烯材料本身較高的耐熱溫度的基礎上，使其耐熱溫度進一步得到提高，以適應微波爐對高溫的要求。例如，微波爐門體的密封條，微波爐揚聲器喇叭口，喇叭支架等都采用了這種改性的聚丙烯材料。冰箱上的擱物架現(xiàn)在

12、也基本采用了礦物質(zhì)增強增韌聚丙烯材料，由于與玻璃面板可進行整體注塑，從而很好地解決了原來abs材料的面板沁水問題。三、填充改性新型高填充玻纖改性塑料，它可克服常規(guī)玻璃纖維增強熱塑性塑料的缺陷。這種材料的基體是高溫熱塑性塑料如液晶聚合物，聚醚砜，聚醚酰亞胺和聚苯硫醚。在玻纖填充量在80%時，改性材料但仍能操持良好的可加工性。用新材料生產(chǎn)的部件具有耐磨損和耐溫變的良好特性。這種新材料可與塑料和金屬粘合，適用于表面摸塑設備加工，潛在的應用包括汽車和燃料系統(tǒng)部件，軸承，電子零部件，抗刮傷外殼等，這種玻璃增強物的輔加效益是阻燃性好，能回收利用，高度耐熱和尺寸穩(wěn)定等。四、共混與塑料合金技術塑料共混改性指在

13、一種樹脂中摻入一種或多種其他樹脂（包括塑料和橡膠），從而達到改變原有樹脂性能的一種改性方法。氟塑料合金是采用國內(nèi)現(xiàn)有的超高分子量聚全氟乙丙烯（fer）為主要原料，與四氟乙烯加填料直接共混，用物理方法制造的，此材料性能超過了世界公認的“塑料王”聚四氟乙烯。五、阻燃技術高聚物的阻燃技術，當前主要以添加型溴系阻燃劑為主，常用的有十溴二苯醚、八溴醚、四溴雙酚a、六溴環(huán)十二烷等，其中尤以十溴二苯使用量為最大，溴化環(huán)氧樹脂由于具有優(yōu)良的熔流速率，較高的阻燃效率，優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和光穩(wěn)定性，又能使被阻燃材料具有良好的物理機械性能，不起霜，從而被廣泛地應用于pbt、pet、abs、尼龍66等工程塑料，熱塑性塑料

14、以pc/abs塑料合金的阻燃處理中。阻燃劑家族中的其他品種有磷系、三嗪系、硅系、膨脹型、無機型等，這些阻燃劑在各種不同使用領域發(fā)揮著各自獨特的阻燃效果。在磷系阻燃劑中，有機磷系的品種大都是油液狀，在高聚物加工過程中不易添加，一般在聚氨酯泡沫、變壓器油、纖維素樹脂、天然和合成橡膠中使用。而無機磷系中的紅磷，是純阻燃元素，阻燃效果好，但它色澤鮮艷，因而應用受部分限制。紅磷的應用要注意微?；捅砻姘?，這樣使它在高聚物中有較好的分散性，與高聚物的相容高性好，不易遷移，能長久保持高聚物難燃性能。六、納米復合技術科研人員發(fā)現(xiàn)，當微粒達到納米量級時會出現(xiàn)一種新奇現(xiàn)象，它的周期性邊界被破壞，從而使其聲、光、

15、電、磁、熱力學等性能呈現(xiàn)出與傳統(tǒng)材料的極大差異。根據(jù)納米材料的結(jié)構特點，把不同材料在納米尺度下進行合成與組合，可以形成各種各樣的納米復合材料，例如納米功能塑料。一般塑料常用的種類有pp（聚丙烯）、pe（聚乙烯）、pvc（聚氯乙烯）、abs（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯）、pa（聚酰胺）、pc（聚碳酸酯）、ps（聚苯乙烯）等幾十種，為滿足一些行業(yè)的特殊需求，用納米技術改變傳統(tǒng)塑料的特性，呈現(xiàn)出優(yōu)異的物理性能，強度高，耐熱性強，重量更輕。隨著汽車應用塑料數(shù)量越來越多，納米塑料很可能會普遍應用在汽車上。這些納米功能塑料最引起汽車業(yè)內(nèi)人士注意的有阻燃塑料、增強塑料、抗紫外線老化塑料、抗菌塑料等。增強塑料是在

16、塑料中填充經(jīng)表面處理的納米級無機材料蒙脫土、caco3、sio2等，這些材料對聚丙烯的分子結(jié)晶有明顯的聚斂作用，可以使聚丙烯等塑料的抗拉強度，抗沖擊韌性和彈性模量上升，使塑料的物理性能得到明顯改善。增強增韌塑料可以代替金屬材料，由于它們比重小，重量輕，因此廣泛用于汽車上可以大幅度減輕汽車重量，達到節(jié)省燃料的目的。這些用納米技術改性的增強增韌塑料，可以用于汽車上的保險杠、座椅、翼子板、頂蓬蓋、車門、發(fā)動機蓋、行李艙蓋等，某至還可用于變速器箱體，齒輪傳動裝置等一些重要部件。七、熱塑性彈性體技術熱塑性彈性體簡稱tpe/tpr，以sebs、sbs為基材，是一類具有通用塑料加工性能，但產(chǎn)品有著類似文聯(lián)橡

17、膠性能的高分子合金材料。在多材料模塑中，熱塑性彈性體有4個基本的類型，即苯乙烯嵌段共聚物（sbc）、熱塑性硫化膠（tpv）、熱塑性聚氨酯（tpu）和共聚多酯（cope）。熱塑性聚氨酯彈性體是第一個能夠運用熱塑性工藝加工的彈性體。有聚酯和聚醚兩種類型，聚酯型具有較高的機械性能，聚醚型比聚酯型具有較好的水解穩(wěn)定性和低溫韌性。聚氨酯橡膠具有良好的耐磨性、添加劑可以提高耐候性，尺寸穩(wěn)定性和耐熱性，減少摩擦或增加阻燃性，它們在各硬度等級產(chǎn)品中具有很廣泛的應用，涉及汽車密封件和墊圈，穩(wěn)定桿套，醫(yī)用導管、起博器和人造心臟裝置、手機天線齒輪、滑輪、鏈輪、滑槽襯里、紡織機械部件、腳輪、墊圈、隔膜、聯(lián)軸器和減振部

18、件。共聚多酯彈性體具有良好的動態(tài)性能、高模數(shù)、高伸長和撕裂強度，還有在高溫和低溫條件下具有良好的抗撓屈疲勞性。通過組合紫外線穩(wěn)定劑或炭黑可以提高耐候性，耐無氧化酸性、一些脂族烴、芳烴燃料、堿性溶液、液壓流體的性能表現(xiàn)為良好甚至優(yōu)異；然而，無極性材料，如強無機酸和堿、氯化溶劑、苯酚類和甲酚會使聚酯降解，共聚多酯在一般情況下比熱塑性彈性體昂貴，應用于彈性聯(lián)軸器、隔、齒輪、波紋管墊環(huán)、保護套、密封件、運動鞋鞋底、電氣接頭、扣件、旋鈕和襯套中。2007年世界熱塑性彈性體（tpe）消費超過230萬噸，總產(chǎn)值超過110億美元，2001-2007年間世界消費保持年均6.5%的增長率。其中，北美消費平均增幅為

19、5.7%，歐洲為4.4%，拉丁美洲則以兩位數(shù)速率快速增長，亞太地區(qū)年均增幅大于8%。高速的增長將帶動各行各業(yè)對tp巨的使用，汽車和日用品消費是拉動熱塑性彈性體消費增長的主要因素，不同品種的熱塑性彈性體增長率不相同。目前，熱塑性聚氨酯應用以年均6.3%的速率增長，主要應用于汽車業(yè)預計未來熱塑性聚氨酯在日用品和體育用品上應用會有所突破。八、反應接枝改性在由一種或幾種單體組成的聚合物的主鏈上，通過一定的途徑接上由另一種單體或幾種單體組成的支鏈的共聚反應。是高聚物改性技術中最易實現(xiàn)的一種化學方法。馬來酸酐接枝改性聚合物一般采用雙螺桿擠出機熔融接枝法制備，其系類品種包括聚乙烯（pe-g-mah）、聚丙烯

20、（pp-g-mah）、abs（abs-g-mah）、poe（poe-g-mah）、epdm（epdm-g-mah）等，其操作工藝簡單、生產(chǎn)成本低、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等特點。其中產(chǎn)品mah接枝率在0.52.5%范圍內(nèi)可調(diào)，其他力學性能指標優(yōu)良?？蓮V泛用作各類非極性聚合物（如pe、pp等）與極性聚合物（如pc、pet、pa等）其混改性時的相容劑等。納米碳酸鈣是一種十分重要的無機增韌增強功能性填料，被廣泛地應用在塑料、橡膠、涂料和造紙等工業(yè)領域，為降低納米碳酸鈣表面高勢能、調(diào)節(jié)疏水性、提高與基料之間的潤濕性和結(jié)合力、改善材料性能，須對納米碳酸鈣進行表面改性常用的碳酸鈣表面改性方法主要以脂肪酸（鹽），鈦酸酯

21、，鋁酸酯等偶聯(lián)劑在碳酸鈣表面進行化學改性，從而使改性碳酸鈣填充的聚合物沖擊強度得到較大的提高，為了提高無機填料與有機基體之間的相容性，用高分子有機物對無機填料進行表面接枝改性是一種常用方法。takao nakatsuka 以磷酸鹽改性超細cac03表面，然后與聚異丁烯酸接枝，p.godard采用羧酸吸附和聚丁基丙烯酸接枝對cac03表面改性，與丙稀單體混合后通過聚合制備了性能較好的pp/cac03復合材料。較新技術 隨著科學技術的發(fā)展，現(xiàn)代社會對塑料材料提出了更多、更高、更苛刻的要求。在這種情況下，一般的改性方法已不能滿足人們的需要，近幾年一些新的改性技術不斷問世，促進了塑料工業(yè)的發(fā)展。下面簡

22、要介紹近幾年研究開發(fā)的改性新技術：液晶改性技術液晶改性技術是塑料改性中較為新穎的改性手段，液晶聚合物的出現(xiàn)及其特有的性能為塑料改性理論和實踐又增添了新的內(nèi)容。液晶聚合物分為溶致性和熱致性兩大類，它具有多種優(yōu)良的物理、力學和化學性能，如高溫下強度高、彈性模量高，熱變形溫度遠高于pps、psf、pei、peek 等工程塑料，線膨脹系數(shù)極小、尺寸穩(wěn)定性好、熔體粘度極低、成型加工性能優(yōu)越、阻燃性能優(yōu)異、自潤滑性好、耐老化、耐輻射性能優(yōu)良等。充分利用這種高性能液晶聚合物作為塑料改性的增強劑，是80 年代發(fā)展起來，并被稱為“原位復合”新技術，它改變了原有的填充、增強和共混改性的傳統(tǒng)觀念，被認為是本世紀末塑

23、料改性的重大進展之一。原位復合是指在加工過程中液晶聚合物共混于基體樹脂中以其剛性棒狀分子微纖增強基體樹脂的改性方法。pp/ lcp（液晶共聚酯，一種熱致性液晶）原位復合體系較好地解決了傳統(tǒng)的玻璃纖維對pp 增強存在的缺陷。最近hogh 等人對pp/ lcp 原位復合體系進行了系統(tǒng)的研究，利用lcp 在成型過程容易流動形成高取向結(jié)構，從而產(chǎn)生自增強作用，將lcp 用于pp共混體系中，lcp 的微纖就分散于pp 基體當中，形成原位復合材料體系。這種復合材料具有較好的力學性能。相容劑技術的進步相容劑在塑料改性中起著表面活性劑的作用，分布于兩種聚合物的表面上，其作用為降低界面張力、增加界面層厚度、減小

24、分散粒子直徑、阻止分散相的凝聚、穩(wěn)定已形成的相形態(tài)結(jié)構。塑料改性技術的關鍵是解決不同聚合物的相容性，相容性的好壞決定是否能夠達到改性的目的。相容劑技術的進步極大地推動塑料改性技術的發(fā)展。相容劑一般分為非反應型相容劑和反應型相容劑（含有酸基型、環(huán)氧基型、異腈酸酯基型、乙烯基型）。非反應型相容劑無特別官能基，fpr、sebs 等為此例，特別是sebs 對許多體系具有相容劑效果。反應型相容劑在分子中有官能基，這是合金成分的一方或雙方反應，因此成型物具有相容劑功能，典型的例子有馬來酸酐改性pp，乙烯2縮水甘油甲基丙烯酸酯等?，F(xiàn)在國內(nèi)外許多研究機構都在致力于相容劑的研究，并不斷開發(fā)成功一些性能優(yōu)良的相容

25、劑。polyrell公司開發(fā)了過氧化物母料，用于pp、pe 和乙丙橡膠合金改性；exxon 公司開發(fā)的exxelor po 1015 具有較高和較有效的反應官能度，使其成為pa/ pp 共混物出色的相容劑；ameri hass 公司推出的聚戊二酰胺共聚物相容劑，對pa、pc 共混物具有相互作用，使用該相容劑后，共混物性能的均衡性優(yōu)于未改性前的各組分的性能，即共混物既具有pa 的耐化學藥品性和加工性，又具有pc 的耐熱性和耐沖擊性能。該相容劑與pa、pc 均能反應，改進了共混物的微觀結(jié)構，pa 在其中為連續(xù)相。分子復合技術分子復合技術是將少量的棒狀高分子加入到作為分散相的線性鏈狀高分子中，以獲得

26、高強度、高模量的聚合物。分子復合技術已進入實用階段，這是近年進步特別顯著的領域，已實用的有日本豐田汽車公司生產(chǎn)的尼龍6/ 粘土復合物、東洋紡織公司的pc合金薄膜等。近幾年日本三菱油化公司開發(fā)的超級烯烴聚合物（sop）也與分子復合技術有關。在epr 系的基體中（含pe 共聚物作為強固成分），使高結(jié)晶性和耐沖擊性pp 共聚物（含滑石粉）微細分散，形成分子復合結(jié)構。sop 在密度、彈性模量、硬度、低溫沖擊性能、耐熱性和熱膨脹系數(shù)等各個方面都很優(yōu)異?；ゴ┚W(wǎng)絡技術ipn 材料的研究最早是由miller在苯乙烯2二乙烯基苯上進行的。所謂互穿網(wǎng)絡是指兩種或兩種以上的高分子鏈相互貫穿，相互纏結(jié)的混合體系，通常

27、具有兩個或多個交聯(lián)網(wǎng)絡形成的微相分離結(jié)構。形成這種人為聚合的網(wǎng)絡結(jié)構的共混聚合物與以前的共混物、接枝共聚物不同，各種成分聚合物交聯(lián)后，其網(wǎng)鏈具有相互纏結(jié)的結(jié)構。利用ipn 技術對塑料進行改性一直是高分子材料改性的熱點問題。地位 雖然國內(nèi)改性塑料行業(yè)盡管還存在許多不足之處，但是一些技術和產(chǎn)品已經(jīng)達到國際領先水平。主要有以下幾個方面：1、專用樹脂：國外企業(yè)以生產(chǎn)具有專門用途的特定牌號樹脂為主，而中國則以通用樹脂為基礎樹脂，通過改性使其具有與用途相適應的特性從而得到專用樹脂，這和國內(nèi)石化企業(yè)較少生產(chǎn)專用合成樹脂的國情有關。2、無機粉體材料改性：在這一領域中國的技術水平居于國際領先地位。國外企業(yè)不把填

28、料當成降低成本的手段，只是應產(chǎn)品性能要求而使用填料，這在門窗異型材產(chǎn)品中體現(xiàn)得尤為突出。3、廢舊塑料的利用：中國在這方面居于絕對領先地位。國外對廢舊塑料的態(tài)度一是拋棄外運，二是低檔次加工使用，而中國把廢舊塑料當作合成樹脂原料必要的補充，如阻燃abs、pc/abs合金等廢舊塑料經(jīng)過改性加上，完全可以作為塑料制品的原料使用。4、改性用助劑和添加劑：中國在改性助劑、添加劑的研發(fā)生產(chǎn)上已取得重大進展。偶聯(lián)劑、抗靜電劑、阻燃劑等基本可以滿足使用要求，主要不足是個別廠家為追求利潤，惡意改變產(chǎn)品成份，造成質(zhì)量下降，功能不穩(wěn)定；稀土偶聯(lián)劑、成核劑、水鎂石粉等由于中國具有資源優(yōu)勢，在國際上處于領先地位。5、機械

29、設備制造業(yè)：中國改性塑料常用的高速混合機、平行雙螺桿擠出機在使用功能和連續(xù)運行壽命方面都已達到國際先進水平，但價格遠遠低于國際市場平均價格。適合于對熱剪切敏感的材料改性和混煉的往復式單螺桿擠出機也已規(guī)模化生產(chǎn)，打破了由國外公司壟斷的局面，有力促進了改性塑料產(chǎn)品多樣化和高性能化的發(fā)展。4改性塑料，是指在通用塑料和工程塑料的基礎上，經(jīng)過填充、共混、增強等方法加工，提高了阻燃性、強度、抗沖擊性、韌性等方面的性能的塑料制品。 普通的塑料往往會有它自身的特性和缺陷，改性塑料就是給塑料改變一下性質(zhì)，基本的技術包括： 1、增強：將玻璃纖維等與塑料共混以增加塑料的機械強度。 2、填充：將礦物等填充物與塑料共混

30、，使塑料的收縮率、硬度、強度等性質(zhì)得到改變。 3、增韌：通過給普通塑料加入增韌劑共混以提高塑料的韌性，增韌改性后的產(chǎn)品：鐵軌墊片。 4、阻燃：給普通塑料樹脂里面添加阻燃劑，即可使塑料具有阻燃特性，阻燃劑可以是一種或者是幾種阻燃劑的復合體系，如溴+銻系，磷系，氮系，硅系，以及其他無機阻燃體系。耐寒技術增加塑料在低溫下的強度和韌性，一般塑料在低溫下固有的低溫脆性，使得在低溫環(huán)境中應用受限，需要添加一些耐低溫增韌劑改變塑料在低溫下的脆性，例如汽車保險杠等塑件，一般要求耐寒。 光學材料重點1. 無色光學玻璃和有色光學玻璃及著色機理有色光學玻璃分為磷酸鹽玻璃、硅酸鹽玻璃。采用硒鎘著色、離子著色的中性（暗

31、色）玻璃離子著色的選擇性吸收玻璃。無色光學玻璃。對光學常數(shù)有特定要求，具有可見區(qū)高透過、無選擇吸收著色等特點。按阿貝數(shù)大小分為冕類和火石類玻璃，各類又按折射率高低分為若干種，并按折射率大小依次排列。多用作望遠鏡、顯微鏡、照相機等的透鏡、棱鏡、反射鏡等。2. 光學塑料的加工工藝（成型） 光學塑料成型技術是當前制造塑料非球面光學零件的先進技術，包括注射成型、鑄造成型和壓制成型等技術。光學塑料注射成型技術主要用來大量生產(chǎn)直徑100mm以下的非球面光學零件，也可制造微型透鏡陣列。而鑄造和壓制成型主要用于制造直徑為100mm以上的非球面透鏡光學零件。3. 高性能光學透明聚合物的分子設計原則4. 原位溶膠

32、凝膠法與溶膠原位聚合法（考查原位聚合法的核心思想） 溶膠凝膠法的基本原理:將金屬的醇鹽或無機鹽水解直接形成溶膠或經(jīng)解凝形成溶膠，然后使溶質(zhì)集合膠化，制成薄膜或直接干燥，熱處理去除有機成分，最后得到納米微粒或塊體無機材料。溶膠一凝膠法作為低溫或溫和條件下合成無機化合物或無機材料的重要方法，在軟化學合成中占有重要地位。在制備玻璃、陶瓷、薄膜、纖維、復合材料等方面獲得重要應用，更廣泛用于制備納米粒子。溶膠凝膠法的化學過程首先是將原料分散在溶劑中，然后經(jīng)過水解反應生成活性單體，活性單體進行聚合，開始成為溶膠，進而生成具有一定空間結(jié)構的凝膠，經(jīng)過千燥和熱處理制備出納米粒子和所需要材料。其最基本的反應是：

33、(l）水解反應：m(or)n h2o m (oh) x (or) nx xroh(2) 聚合反應：moh hom momh2omor hom momroh溶膠凝膠法與其它方法相比具有許多獨特的優(yōu)點：（1）由于溶膠凝膠法中所用的原料首先被分散到溶劑中而形成低粘度的溶液，因此，就可以在很短的時間內(nèi)獲得分子水平的均勻性，在形成凝膠時，反應物之間很可能是在分子水平上被均勻地混合。（2）由于經(jīng)過溶液反應步驟，那么就很容易均勻定量地摻入一些微量元素，實現(xiàn)分子水平上的均勻摻雜。（3）與固相反應相比，化學反應將容易進行，而且僅需要較低的合成溫度，一般認為溶膠一凝膠體系中組分的擴散在納米范圍內(nèi)，而固相反應時組分

34、擴散是在微米范圍內(nèi)，因此反應容易進行，溫度較低。（4）選擇合適的條件可以制備各種新型材料。溶膠一凝膠法也存在某些問題：首先是目前所使用的原料價格比較昂貴，有些原料為有機物，對健康有害；其次通常整個溶膠凝膠過程所需時間較長，常需要幾天或兒幾周：第三是凝膠中存在大量微孔，在干燥過程中又將會逸出許多氣體及有機物，并產(chǎn)生收縮。 原位聚合法原理原位聚合是一種把反應性單體(或其可溶性預聚體)與催化劑全部加入分散相(或連續(xù)相)中,芯材物質(zhì)為分散相。由于單體(或預聚體)在單一相中是可溶的,而其聚合物在整個體系中是不可溶的,所以聚合反應在分散相芯材上發(fā)生。反應開始,單體預聚,預聚體聚合,當預聚體聚合尺寸逐步增大

35、后,沉積在芯材物質(zhì)的表面。5. 如何獲得透明陶瓷 透明陶瓷的制備過程包括制粉,成型,燒結(jié)及機械加工的過程。為了達到陶瓷的透光性,必須具備以下條件4:(1)致密度高;(2)晶界沒有雜質(zhì)及玻璃相或晶界的光學性質(zhì)與微晶體之間差別很小;(3)晶粒較小而且均勻,其中沒有空隙;(4)晶體對入射光的選擇吸收很小;(5)無光學各向異性,晶體的結(jié)構最好是立方晶系;(6)表面光潔度高。透明陶瓷成型可以采用各種方法:泥漿澆注、熱塑泥漿壓鑄、擠壓成型、干壓成型以及等靜壓成型等各種工藝。胚胎的成型：干壓成型、等靜壓成型、擠壓成型透明陶瓷：無壓燒結(jié)、熱壓燒結(jié)、二部燒結(jié). 除此之外,人們還采用不少特種燒結(jié)方法,如:熱壓燒結(jié)

36、、氣氛燒結(jié)、微波燒結(jié)及sps放電等離子燒結(jié)技術。 熱壓燒結(jié)是在加熱粉體的同時進行加壓,因此,燒結(jié)主要取決于塑性流動,而不是擴散。對于同一種材料而言,壓力燒結(jié)與常壓燒結(jié)相比,燒結(jié)溫度低得多,而且燒結(jié)體中氣孔率也低,另外,由于在較低的溫度下燒結(jié),就抑制了晶粒的成長,所得的燒結(jié)體致密,且具有較高的強度。熱壓燒結(jié)的缺點是加熱、冷卻時間長,而且必須進行后加工,生產(chǎn)效率低,只能生產(chǎn)形狀不太復雜的制品。 透明陶瓷不僅有優(yōu)異的光學性能，而且耐高溫，一般它們的熔點都在2000以上。 透明氧化鋁陶瓷制品及其制造方法，配方包括氧化鋁、燒結(jié)劑、塑化劑、潤滑劑。工藝包括(1)將氧化鋁粉末、燒結(jié)劑、塑化劑、潤滑劑。按比例

37、配料； (2) 加熱、混合均勻制成熱塑瓷料； (3) 熱塑成型； (4)脫脂素燒； (5)高溫燒結(jié)；可以生產(chǎn)形狀復雜、尺寸精確、致密透光的高密度多晶透明氧化鋁陶瓷制品和彩色透明氧化鋁陶瓷制品。透明陶瓷的機械強度和硬度都很高，能耐受很高的溫度，即使在1000度的高溫下也不會軟化、變形、析晶。電絕緣性能、化學穩(wěn)定性都很高。光敏型玻璃陶瓷還有一個很有趣的性能，就是它能象照相底片一樣感光，由于這種透明陶瓷有這樣的感光性能，故又稱它為感光玻璃。6. 聚合物光學樹脂常用的表征方法方法：紅外光譜、折射率、透過法1.x射線衍射利用x射線的廣角或小角度衍射可以獲取高分子聚合物的晶態(tài)和液晶態(tài)組織結(jié)構信息。有關內(nèi)容

38、參見高分子聚合物的晶態(tài)和高分子聚合物液晶態(tài)欄目。2.掃描電鏡（sem）掃描電鏡用電子束掃描聚合物表面或斷面，在陰極射線管上（crt）產(chǎn)生被測物表面的影像。對導電性樣品，可用導電膠將其粘在銅或鋁的樣品座上，直接觀察測量的表面；對絕緣性樣品需要事先對其表面噴鍍導電層（金、銀或炭）。目前hitatch有一種臺式掃描電鏡可以對絕緣樣品進行直接觀測。用sem可以觀察聚合物表面形態(tài)；聚合物多相體系填充體系表面的相分離尺寸及相分離圖案形狀；聚合物斷面的斷裂特征；納米材料斷面中納米尺度分散相的尺寸及均勻程度等有關信息。3.透射電鏡（tem）透射電鏡可以用來表征聚合物內(nèi)部結(jié)構的形貌。將待測聚合物樣品分別用懸浮液

39、法，噴物法，超聲波分散法等均勻分散到樣品支撐膜表面制膜；或用超薄切片機將高分子聚合物的固態(tài)樣樣品切成50nm薄的試樣。把制備好的試樣置于透射電子顯微鏡的樣品托架上，用tem可觀察樣品的結(jié)構。利用tem可以觀測高分子聚合物的晶體結(jié)構，形狀，結(jié)晶相的分布。高分辨率的透射電子顯微鏡可以觀察到高分子聚合物晶的晶體缺陷。4.原子力顯微鏡（afm）原子力顯微鏡使用微小探針掃描被測高分子聚合物的表面。當探針尖接近樣品時，探針尖端受樣品分子的范德華力推動產(chǎn)生變形。因分子種類、結(jié)構的不同，范德華力的大小也不同，探針在不同部位的變形量也隨之變化，從而“觀察”到聚合物表面的形貌。由于原子力顯微鏡探針對聚合物表面的掃

40、描是三維掃描，因此可以得到高分子聚合物表面的三維形貌。原子力顯微鏡可以觀察聚合物表面的形貌，高分子鏈的構象，高分子鏈堆砌的有序情況和取向情況，納米結(jié)構中相分離尺寸的大小和均勻程度，晶體結(jié)構、形狀，結(jié)晶形成過程等信息。5.掃描隧道顯微鏡（stm）同原子力顯微鏡類似，掃描隧道顯微鏡也是利用微小探針對被測導電聚合物的表面進行掃描，當探針和導電聚合物的分子接近時，在外電場作用下，將在導電聚合物和探針之間，產(chǎn)生微弱的“隧道電流”。因此測量“隧道電流”的發(fā)生點在聚合物表面的分布情況，可以“觀察”到導電聚合物表面的形貌信息。掃描隧道顯微鏡可以獲取高分子聚合物的表面形貌，高分子鏈的構象，高分子鏈堆砌的有序情況

41、和取向情況，納米結(jié)構中相分離尺寸的大小和均勻程度，晶體結(jié)構、形狀等。和原子力顯微鏡相比，掃描隧道顯微鏡只能用于導電性的聚合物表面的觀察。6.偏光顯微鏡（plm）利用高分子液晶材料的光學性質(zhì)特點，可以用偏光顯微鏡觀測不同高分子液晶，由液晶的織構圖象定性判斷高分子液晶的類型。7.光學顯微鏡金相顯微鏡可以觀測高分子聚合物表面的亞微觀結(jié)構，確定高分子聚合物內(nèi)和微小缺陷。體視光學顯微鏡通常被用于觀測高分子聚合物體表面、斷面的結(jié)構特征，為優(yōu)化生產(chǎn)過程，進行損傷失效分析提供重要的信息。7. 如何實現(xiàn)納米粒子在單體or聚合物中的分散 納米制備（納米粉）：氣相法、固相法、液相法 對納米粉體表面進行改性，是納米粉

42、體能夠均勻分散在聚合物中的首要條件，再配以機械力就可以做到納米均勻分散。但可操作性不強，當然錢上能接受的話，沒問題。還有產(chǎn)量問題。合適的分散劑也是個選擇。如果聚合物是固體熱塑性樹脂，可以通過擠出機共混，再造粒。如果是液體的，可以加溶劑稀釋后，攪拌混合均勻，再抽出溶劑；或者用漿料分散機攪拌混合。 為了提高納米二硫化鎢顆粒在潤滑油中的分散穩(wěn)定性,采用超聲波分散、機械攪拌分散和顆粒表面修飾三者相結(jié)合的方式來處理納米二硫化鎢顆粒,通過沉降法、粒度分布法和顯微鏡法評價其分散效果;通過滴定法和紅外光譜分析研究納米二硫化鎢顆粒在潤滑油中的分散機理;最后考察納米二硫化鎢顆粒對磨損表面的修復效應。研究結(jié)果表明:

43、在超聲波和機械攪拌作用下,表面修飾后的納米二硫化鎢顆粒在潤滑油中未形成大團聚體,能均勻且穩(wěn)定地分散于潤滑油中;表面修飾劑與納米二硫化鎢顆粒表面羥基作用,使顆粒表面吸附大量長鏈親油基團,這些長鏈親油基團充分伸展于潤滑油中,并形成位阻層,阻礙顆粒的碰撞團聚和重力沉降,從而使得納米二硫化鎢顆粒能穩(wěn)定分散于潤滑油中;而穩(wěn)定分散與潤滑油中的納米二硫化鎢顆粒在摩擦過程中能在磨損表面形成有效的保護膜,對磨損表面起到很好的修復作用。 8. 討論光學薄膜的成膜工藝 光學膜一般是一層一層的不同材料，每層的厚度是 波長/折射率/4，根據(jù)不同的透過率要求，各層材料和層數(shù)不一樣，具體設計方法得參考薄膜光學相關的教材。至

44、于薄膜的制備方法，一般有電子束鍍膜機、pecvd、磁控濺射等等. 聚乙烯吹塑薄膜成型工藝聚乙烯吹塑薄膜工藝流程1，物料塑化擠出，形成管壞吹脹成型；冷卻、牽引、卷取。在吹塑薄膜成型過程中，根據(jù)擠出和牽引方向的不同，可分為平吹、上吹、下吹三種，這是主要成型工藝也有特殊的吹塑法，如上擠上吹法。一、平擠上吹法該法是使用直角機頭，即機頭出料方向與擠出機垂直，擠出管壞向上，牽引至一定距離后，由人字板夾攏，所擠管狀由底部引入的壓縮空氣將它吹脹成泡管，并以壓縮空氣氣量多少來控制它的橫向尺寸，以牽引速度控制縱向尺寸，泡管經(jīng)冷卻定型就可以得到吹塑薄膜。適用于上吹法的主要塑料品種有pvc、pe、ps、hdpe。二、平擠下吹法該法使用直角機頭，泡管從機頭下方引出的流程稱平擠下吹法，該法特別適宜于粘度小的原料及要求透明度高的塑料薄膜。如pp、pa、pvdc（偏二氯乙烯）。三、平擠平吹法該法使用與擠出機螺桿同心的平直機頭，泡管與機頭中心線在同一水平面上的流程稱平擠平吹法，該法只適用于吹制小口徑薄膜的產(chǎn)品，如ldpe、pvc、ps膜，平吹法也適用于吹制熱收縮薄膜的生產(chǎn)。以上三種工藝流程各有優(yōu)缺點，現(xiàn)比較于表 工藝流程 優(yōu) 點 缺 點 平擠上吹 泡管掛在冷卻管上，牽引穩(wěn)定 占地面積小. 9. 光學晶體的生長缺陷待添加的隱藏文字內(nèi)容3 (1)開裂開裂是光學晶體中