高分子聚合物作為20世紀發展起來的材料,因其優越的綜合性能,相對較為簡便的成型工藝,以及極為廣泛的應用領域,而獲得了迅猛的發展。
然而,高分子材料又有諸多需要克服的缺點。以塑料為例,有許多塑料品種性脆而不耐衝擊,有些耐熱性差而不能在高溫下使用。還有一些新開發的耐高溫聚合物,又因為加工流動性差而難以成型。再以橡膠為例,提高強度、改善耐老化性能、改善耐油性等都是人們關注的問題,而且,傳統橡膠的硫化工藝也已製約了其發展。
諸如此類的問題,都要求對聚合物進行改性。可以說,聚合物科學與工程學就是在不斷對聚合物進行改性中發展起來的。聚合物改性使聚合物材料的性能大幅度提高,或者被賦予新的功能,進一步拓寬了高分子聚合物的應用領域,大大提高了高聚物的工業應用價值。
高分子聚合物的改性方法多種多樣,總體上可劃分為共混改性、填充改性、複合材料、化學改性、表麵改性幾大類。
1.1.1共混改性
聚合物的共混改性的產生與發展,與冶金工業的發展頗有相似之處。在冶金工業發展的初期,人們致力於去發現新的金屬。然而,人們發現,地球上能夠大量開采且有利用價值的金屬品種隻有很少的幾種。於是,人們轉而采用了合金的方法,獲得了多種多樣性能各異的金屬材料。
在高分子聚合物領域,情況與冶金領域頗為相似。盡管已經合成的聚合物達數千種之多,但能夠有工業應用價值的隻有幾百種,其中能夠大規模工業生產的隻有幾十種。因此,人們發現在聚合物領域也應該走與冶金領域發展合金相類似的道路,也就是開發聚合物共混物。
聚合物共混的本意是指兩種或兩種以上聚合物經混合製成宏觀均勻的材料的過程。在聚合物共混發展的過程中,其內容又被不斷拓寬。廣義的共混包括物理共混、化學共混和物理/化學共混。其中,物理共混就是通常意義上的混合,也可以說就是聚合物共混的本意。化學共混如聚合物互穿網絡(IPN),則應屬於化學改性研究的範疇。物理/化學共混則是在物理共混的過程中發生某些化學反應,一般也在共混改性領域中加以研究。
毫無疑問,共混改性是聚合物改性最為簡便且卓有成效的方法。共混改性可以在密煉機、擠出機等聚合物加工設備中完成,工藝過程易於實施和調控,可供配對共混的聚合物又多種多樣,就為共混改性的科學研究和工業應用提供了頗為廣闊的運作空間。
將不同性能的聚合物共混,可以大幅度地提高聚合物的性能。聚合物的增韌改性,就是共混改性的一個頗為成功的範例。諸多具有卓越韌性的材料通過共混改性的方式被製造出來,並獲得了廣泛的應用。聚合物共混還可以使共混組分在性能上實現互補,開發出綜合性能優越的材料。對於某些高聚物性能上的不足,譬如耐高溫聚合物加工流動性差,也可以通過共混加以改善。將價格昂貴的聚合物與價格低廉的聚合物共混,若能不降低或隻是少量降低前者的性能,則可成為降低成本的極好的途徑。