第一节 塑料改性基本概念

塑料原料的合成树脂产量多年来始终以高速度增长，塑料工业在当今世界上已成为新兴的材料工业，塑料已与钢材、水泥、木材并列为四大基本材料并且产量居首位。

一、塑料改性技术的定义

通过物理和机械的方法在聚合物中加入无机或有机物质，或将不同类聚合物共混，或用化学方法实现聚合物的共聚、接枝、交联，或将上述各种方法联用、并用，以达到使材料的成本下降、成型加工性能或最终使用性能得到改善，或在电、磁、光、热、声、燃烧等方面被赋予独特功能等效果，统称为塑料改性。

由于塑料的应用广泛，总体数量又大，因此在塑料、橡胶、纤维三大合成材料中，塑料改性技术研究得最多，进展也最迅速，对国民经济发展促进作用也最为显著，因而近年来已成为塑料工业中最为活跃的一个领域。塑料改性的原理、方法、技术及改性的结果往往也适合于合成橡胶与合成纤维。

二、塑料改性技术的分类

广义的塑料改性包括化学改性和物理改性两大类。

1.化学改性

所谓化学改性是指在高分子化合物主链上发生化学反应，从而使高分子化合物具有更好的性能或全新的功能。这种化学反应有的是在高分子化合物形成时进行的，有的则是在已形成的高分子化合物主链上再进行。通常提到的化学改性方法是指嵌段共聚、接枝共聚、交联或降解等，这些方法一般适用于大批量、通用型塑料的工业化生产，多在石油化工企业或化工企业内进行。最典型的例子是ABS树脂，即丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物，其中苯乙烯约占55%，丁二烯约占15%，丙烯腈约占30%，它具有优良的抗冲击性能，同时又具有良好的刚性、耐油性和优良的成型加工性，得到极为广泛的应用。ABS树脂的主要成分之一就是在聚丁二烯大分子上接枝丙烯腈和苯乙烯而成的共聚物。SBS是嵌段共聚物最典型的例子，它是苯乙烯和丁二烯通过阴离子聚合方法制成的嵌段共聚物，在常温下聚苯乙烯段为塑料相，它使橡胶段顶端冻结为物理交联点，加工时由于温度达到聚苯乙烯黏流温度，材料有了流动性。通过这种改性，可以免除使用纯橡胶时必须进行的硫化交联过程，大大简化了加工工艺。而用高密度聚乙烯为原料，在已形成的聚乙烯大分子主链上进行无规氯化制成氯含量达25%～40%的氯化聚乙烯（CPE），得到的是既不同于纯聚乙烯又不同于完全规则氯化的聚氯乙烯的又一新的高聚物品种，它不仅可以作为聚氯乙烯的抗冲改性剂使用，而且可以按塑料加工方法直接使用，加工成具有一定橡胶特性的塑料制品。

2.物理改性

物理改性则是指在整个改性过程中不发生化学反应，仅依靠不同组分相互之间各组分本身的物理特性、力—形变特性、形态的变化等实现其性能的改善或获得新的功能。物理改性具有适用面广、花样繁多、过程相对简单等特点，在一般塑料加工企业中使用相对简单的工艺和设备就可进行。当然有时物理改性过程中也不可避免地伴随化学反应的发生，如对无机矿物填料用偶联剂等助剂处理使其表面有机化、在具有强烈剪切作用的混炼设备中高分子链发生断裂、有时有意在改性过程中让其发生一些化学反应以增强改性效果等。但这里所说的化学反应不完全等同于前面所说的化学改性中的化学反应，人们也将其列入物理改性范畴。狭义的塑料改性是指物理改性，本书中采用这一分类法。物理改性的方法有填充改性和共混改性两大类。

（1）填充改性是在塑料中加入无机填料或有机填料改性，使塑料制品的原料成本降低达到增量目的，或使塑料制品的性能有明显改变，即在牺牲某些方面性能的同时，使人们所希望的另一些方面的性能得到明显的提高。

（2）共混改性是将性质不同的两种或两种以上的聚合物按适当比例在一定温度和剪切应力作用下进行掺混，形成具有新性能的材料。

在塑料改性中，通过加入功能性填料，如阻燃、抗静电、导电或导热等，从而使塑料可以阻燃、抗静电、导电、导热等，这也可以称为功能性改性。这是填充改性目前研究的热点。

此外，对某些结晶性聚合来说，通过添加少量成核剂，使其结晶度提高、晶粒细化或晶型改变等，可以提高强度、降低雾度或增加韧性等。这也是塑料改性的一个重要分支，本书亦单独列为一章。