更新时间：2024-05-21 12:16
可以这么说凡是塑料，都可以通过改性的方法来提高塑料质量，如密度、硬度、精度、外观、加工性、透明性、机械性能、电磁性能、化学性能、耐腐蚀性能、耐老化性、耐磨性、热性能、阻燃性、阻隔性及成本性等方面。而塑料改性是降低成本，提高性能最有效的方法。
塑料改性常用的方法有以下几种：
1、添加改性
(1)添加小分子无机物或有机物
在聚合物(树脂)中加入小分子无机物或有机物，通过物理或化学作用，以取得某种预期性能的一种改性方法。这种方法是最早的一种改性方法，它改性效果明显，工艺简单，成本低，因而应用十分广泛。相信在高校做过毕业课题的都接触和了解这种方法。
这种改性方法按照改性目的分为降低成本(添加各种价廉的无机、有机填料)、提高强度(添加各种增强纤维)、提高韧性(添加弹性体及超细填料等)、提高阻燃性(添加金属氧化物、金属氢氧化物、无机磷、有机卤化物、有机磷化物、有机硅及氮化物等)、提高寿命(添加各种抗氧剂、光稳定剂等)、改善加工性(添加增塑剂、热稳定剂、润滑剂及加工助剂等)、增加耐磨性(添加石墨、MoS2、SiO2等)、改善结晶结构(添加成核剂，具体有有机羧酸类、山梨醇类等)、改善抗静电及导电性(添加抗静电剂及导电剂)、改善可降解性(淀粉填充、降解添加剂等)、改善抗射线辐射性能等。
这种方法常用的添加剂有：无机添加剂(填充剂、增强剂、阻燃剂、着色剂及成核剂等)、有机添加剂(增塑剂、有机锡稳定剂、抗氧剂及有机阻燃剂、降解添加剂等)。
(2)添加高分子物质
这种方法也成为共混改性，其主要的方法是在一种树脂中掺入一种或多种其它树脂(包括塑料和橡胶)，从而达到改变原有树脂性能。由于共混改性的复合体系中都为高分子物质，因而其相容性好于添加小分子的体系，改性同时对原有树脂的其它性能没有太大影响。我们常见的聚合物合金就是此方法改性产物。共混改性是一种开发新型高分子材料最有效的办法，也是对现有塑料品种实现高性能化、精细化的主要途径。
2、形态及结构改性
这种方法主要是针对塑料本身的树脂形态及结构来改性。通常方法是改变塑料的晶型状态、交联、共聚、接枝等。
(1)形态控制改性
塑料的形态控制改性即控制塑料制品不同的聚集形态，使之取得我们预期的性能。这种方法是在非外力作用下通过加工成型工艺条件的调整，进行形态控制，一般称之为自我改性，其中以自增强最为常用。通过塑料形态控制可以改善塑料的许多性能，如力学、热学、光学等各个方面，有些方面的改性效果十分明显。例如通过成核技术控制结晶质量，用双向拉伸技术获取高度取向。
(2)交联改性
交联应该很熟悉，一般为线性结构交联为网状结构或立体结构。引发交联是需要外界条件的，通常为不同形式的能源(例如光、热、辐射等)。大分子链由于外界作用产生可反应自由基或官能团，从而在大分子链之间形成新的化学键，使线型结构聚合物形成不同程度网状结构聚合物。例如聚丙烯的交联改性可以提高其机械性能。
(3)共聚及接枝改性
这种方法主要是在原有的分子链上加上其他分子链段或功能基团。共聚是指两种或多种单体共同参加的聚合反应，能够扩展聚合物性能，是改进聚合物性能和用途的重要途径。例如聚苯乙烯与丙烯腈共聚改善聚苯乙烯性脆的弱点;聚氯乙烯与醋酸乙烯酯共聚改善聚氯乙烯的塑性。接枝有链转移接枝、化学接枝、辐射接枝，其改性在刚性体和弹性体方面的应用较多，例如苯乙烯-丁二烯接枝共聚物改善PS的冲击性能。
3、复合改性
塑料的复合改性即通过粘合剂或热熔等方法将两层或两层以上的膜、片等材料复合在一起而形成一种多层膜、片等材料的方法。塑料的复合改性实际上是塑料共混改性方法中层状共混的极端化，也可以看成是一种特殊的塑料共混改性。
4、表面改性
塑料表面改性是指通过物理或化学方法使塑料制品表面性能发生变化的一类改性方法。塑料表面改性与其它改性不同之处有二点：一是其改性仅局限于制品的表面，其内部性能不发生变化;二是其改性实施于塑料制品一次成型加工之后，属于二次加工改性。
塑料表面改性的目的主要可分为两大类：一类是直接应用的改性，另一类是间接应用的改性。
(1)直接应用的塑料表面改性直接应用改性是指可以直接获得应用的一些改性，具体有表面光泽度、表面硬度、表面耐磨性及摩擦性、表面防老化、表面阻燃、表面导电及表面阻隔等。塑料表面这方面的改性近年来开发应用很快，如在塑料阻隔改性方面，表面阻隔改性占有很重要的地位。
(2)间接应用的塑料表面改性间接应用改性是指为直接应用打基础的一些改性，具体如为改善塑料的粘接性、印刷性及层化性等而进行的提高塑料表面张力的改性。例如，以塑料电镀为例，未经表面处理的塑料品种只有abs的镀层牢度能达到要求;尤其聚烯烃类塑料品种，镀层牢度十分低，必须进行表面改性以提高与镀层的结合牢度，方可进行电镀处理。
1.填充改性：通过在塑料中添加一定量的填料可有效降低塑料生产成本，另外加入有特殊功能的纳米粉体可以制成相应功能母料。
2.共混改性：性质相近的两种或两种以上的高分子化合物按一定比例混合制成高分子共混物。
3.共聚改性：两种或两种以上的单体发生聚合反应得到一种共聚物，如乙烯+丙烯=乙丙橡胶；丙烯腈+丁二烯+苯乙烯=ABS树脂。
降低塑料的密度是指通过适当的办法，使塑料原有的相对密度下降，以适应不同应用场合的需要。降低塑料的密度方法有发泡改性、添加轻质填料及共混轻质树脂三种。
1、发泡降低塑料的密度。塑料制品的发泡成型是降低其密度的最有效方法。而添加轻质添料和共混轻质树脂两种改性方法，只能小幅度地降低密度，其降幅一般只有50%左右，最低相对密度只能达到0.5左右。塑料发泡制品的密度变化范围很广范，相对密度最低可达到10-3。
2、添加轻质填料降低塑料的密度。这种方法使密度降低幅度比较小，一般最低可下降到相对密度0.4—0.5左右。填料的相对密度大都比塑料大，比塑料相对密度小的填料品种只有如下几种：
（1）微珠类 a、 玻璃中空微球（漂珠） 相对密度为0.4—0.7，主要用于热固性树脂；
b、 酚醛微珠 相对密度为0.1。
（2）有机填料类
b、纤维粉屑、棉屑 相对密度0.2—0.3；
c、果壳农作物 如稻草粉、花生粉及椰壳粉等。轻质填料的加入量一般在50%以下，以不严重影响其原有性能为原则。
3、共混轻质树脂降低塑料的密度。这种方法的降低幅度更小，一般只适合于相对密度较大的塑料选用，如氟塑料、POM、PPS、HPVC、PA66、PI及热固性塑料等。可选用的轻质塑料指相对密度为1以下的几种树脂，如聚4-甲基戊烯-1、EPR（乙丙共聚物）、 PE类、PP类、EVA等。加入量以不影响塑料的其它性能为主中，一般为20%—40%左右。
提高塑料的密度是使原树脂相对密度升高的一种方法，主要为添加重质填料和共混重质树脂。
1、添加重质填料提高塑料的密度
(1) 金属粉
(2) 重质矿物填料
2、共混重质树脂提高塑料的密度 。此种方法提高幅度比较小，一般最高只能达到50%左右。主要适于一些轻质树脂如PE、PP、PS、EVA、PA1010及PPO等。常加入的重质树脂有：PTFE、FEP、PPS及POM等。
塑料的透明性是衡量一种材料的透明性好坏，有许多性能指标都需要考虑。常用的指标有：透光率、雾度、折光指数、双折射及色散等。在上述指标中，透光率和雾度二个指标主要表征材料的透光性，而折光指数、双折射及色散三个指标主要用于表征材料的透光质量。一种好的透明性材料，要求上述性能指标优异且均衡。 透明性的分类 ：按材料的透光率大小，可将其分为如下三类：
透明材料——波长400nm—800nm可见光的透光率在80%以上；
半透明材料——波长400nm—800nm可见光的透光率在50%—80%之间；
不透明材料——波长400nm—800nm可见光的透光率在50%以下。
按上述的分类方法，可将树脂分成如下几类：
（1）透明性树脂 主要包括：PMMA、PC、PS、PET、PES、J.D系列、CR-39、SAN（又称AS）、TPX、HEMA及BS（又称K树脂）等。 其中PES为聚醚砜，J.D系列光学树脂为PES的共聚衍生物，SAN为苯乙烯/丙烯腈共聚物，TPX为聚甲基戊烯-1，BS为25%丁二烯/75%苯乙烯共聚物，CR-39为双烯丙基二甘醇碳酸酯聚合物，HEMA为聚甲基丙烯酸羟乙酯。
（2）半透明树脂 主要包括PP和PA两种。
（3）不透明树脂 主要包括ABS、POM、PTFE及PF等。
结晶性树脂的成型品内部混杂有结晶部分和非晶部分，由于结晶时随机性分子链会有规则地排列，因此树脂体积会缩小。这种现象称为“收缩”。
树脂一旦固化，其分子链就会固定下来，且固体成型品中的结晶部分/非晶部分的比例也似乎不再变化。然而实际情况则是，成型品遇到某种程度的高温时，非晶部分的分子链有时会重新排列，从而出现结晶现象。其结果，成型品体积缩小。这种现象称为“后收缩”。后收缩容易导致尺寸变化、凹痕、翘曲等故障。
成型品的使用环境温度偏高时容易导致后收缩。成型时的急冷固化有时会导致结晶不充分，从而容易引起后收缩。
要防止后收缩，应在实际使用成型品前使之充分结晶。具体来说，要在比使用成型品时的环境温度高20℃左右的温度环境下静置2～3小时。这称为“退火处理”。如果在退火处理后已处于尺寸公差内，则通常不大会发生问题。
2、结晶性树脂
树脂材料多种多样，“结晶性树脂”便是其中之一。下面介绍其基本情况：
树脂大致分为热塑性树脂和热固性树脂。热塑性树脂是一种热熔冷固性树脂。热固性树脂则是一种树脂其原材料在被加热后会发生化学反应，并在固化后不再熔化的树脂。热塑性树脂可进一步分为结晶性树脂和非结晶性树脂。
熔融时，树脂的分子链随机混杂并运动。树脂冷却后，分子链开始整齐排列，最终结晶部分与非结晶部分混杂在一起并固化。即便是结晶性树脂有时也不会100%结晶，其中必然混杂有非结晶部分。另一方面，非结晶性树脂则在(A)图那样的随机状态下固化。
根据其物理结构上的差异，结晶性树脂和非结晶性树脂的特点如下：
3、ISO和ASTM物理性质的测定方法
随着国际标准化的推进，国内也大多用ISO规定的测量方法来作为标准。这和以前的ASTM的标准方法有多大区别呢？
ASTM和ISO的区别：以拉伸实验为例来说明ASTM和ISO的区别
(1)共聚型聚酰亚胺的合成改性：聚酰亚胺通常是由二胺和二酐单体在一定溶剂中进行缩聚反应生成聚酰胺酸，再经热环化或化学环化脱水得到。研究发现当体系中加入第三种单体组合成两种二酐和一种二胺或是两种二胺一种二酐时，制得的聚合物性能会发生改变。如果全部用全芳香族的二酐或二胺，合成材料耐热性和强度提高；若使用脂肪族的二酐或二胺，溶解性会适当增加。
(2)聚酰亚胺主链改性：主链改性主要是在聚酰亚胺单体上引入柔性基团、硅元素或液晶单元等。改性后的材料在加工流动性、柔韧性等性能上有所改善。
(3)聚酰亚胺侧链改性：引入功能性侧基的方法有两种：一种是先合成含官能团的单体，再进一步聚合成侧链性PI；另一种是先合成已经亚胺化的且主链上带有活性基团的PI，再把一些功能性基团接到PI主链上。由于主链和侧链结构上的差异且聚集态结构不同，引入侧基后，PI的加工性和溶解性可得到改善，长侧链的力学性能要优于短侧链的聚合物。引入的功能性侧基一般是有机硅氧烷侧基、生色侧基、含乙炔侧基等。