高聚物配方设计原理与应用

在科学技术迅速发展的今天，高聚物应用领域广泛，除了传统的塑料、橡胶、纤维等应用之外，还被广泛用于涂料、胶黏剂、高分子复合材料、功能性高聚物等材料，其在体积上已超过了金属，并且呈现不断增长的趋势。高聚物虽然品种越来越多、应用领域越来越广，但是其自身在一些性质和功能上不能满足某些特殊条件下的应用要求，在很多应用领域受到限制，因此需要对其进行配伍，通过各种添加剂和采用特殊的加工工艺以提升其性能，扩大其应用范围。本书的编写目的，就是基于高聚物在更多领域的应用，有针对性地介绍其配方设计的基本原理、设计技术与应用。
为推广高聚物配方设计技术近年的研究与应用成果，本书主要针对高聚物如塑料、涂料、胶黏剂、高聚物基复合材料、功能性聚合物及高分子纳滤膜等，着重且详细阐述其配方设计原理，并且以丰富的实例概括其特点和具体应用。本书主要内容如下：第1章概述高聚物配方设计原理与应用；第2章阐述聚合物助剂，分类介绍了稳定剂、成核剂、增塑剂、偶联剂、相容剂等各种聚合物助剂及其在高聚物配方设计中的重要作用和配方设计方法；第3章阐述塑料配方设计原理与应用，分别介绍了热塑性塑料(聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯)、热固性塑料和通用工程塑料的配方设计方法和实例；第4章、第5章分别介绍涂料、胶黏剂的配方设计原理与应用；第6章阐述高聚物基复合材料配方设计原理与应用，详细介绍了高聚物-碳材料（包括石墨烯、碳纳米管、膨胀石墨和炭黑）复合材料和高聚物-硅酸盐复合材料的配方设计原理与应用；第7章从多组分反应高聚物体系出发，论述了功能性和反应性高聚物的配方设计原理与应用；第8章以高聚物配方设计原理为指导，阐述高分子纳滤膜配方的设计原理与应用。本书集新颖性、实用性、系统性于一体，可供高聚物领域的工程技术人员及科研人员参考，还可以作为高分子材料与工程、材料科学与工程、化学工程等专业在校师生的教学参考书或教材。
本书由陈英波、刘冬青、王春浩等编著。其中，第1章、第6.1节由陈英波编写；第2章、第4章、第5章由刘冬青编写；第3.1～3.6节由王薇编写；第3.7和3.8节由王文一编写；第6.2节由马昌编写；第6.3节由赵孔银编写；第7章、第8章由王春浩编写。
由于编者水平有限，书中疏漏和不妥之处在所难免，敬请读者批评指正。

编著者
2020年5月

随着高分子材料应用领域的不断扩大，高聚物配方设计与改性技术在高聚物中的应用也越来越重要。本书主要内容包括高聚物配方设计原理与应用概述、聚合物助剂、塑料配方设计原理与应用、涂料配方设计原理与应用、胶黏剂配方设计原理与应用、高聚物基复合材料配方设计原理与应用、基于多组分反应的高聚物配方设计原理与应用、高分子纳滤膜配方设计原理与应用等。
本书除了详细阐述高聚物配方设计原理之外，还结合丰富的实例进行具体分析，突出先进性、实用性和新颖性。本书可供从事高聚物领域的工程技术人员及科研人员参考，还可以作为高分子材料与工程、材料科学与工程、化学工程等专业在校师生的教学参考书或教材。

第1章高聚物配方设计原理与应用概述
1.1高聚物材料配方设计的意义001
1.2高聚物材料配方设计的目的和作用002
1.3高聚物材料配方设计的基本原则002
1.4高聚物材料配方中各组分的关系003
1.5高聚物材料配方的表示方法004
1.6高聚物材料的配方设计方法005
参考文献007

第2章聚合物助剂
2.1热稳定性助剂008
2.1.1抗氧剂008
2.1.2光稳定剂012
2.1.3热稳定剂014
2.2成核剂019
2.3增塑剂022
2.3.1有机酸酯类增塑剂022
2.3.2环氧类增塑剂024
2.3.3聚酯类增塑剂024
2.3.4多元醇酯类增塑剂025
2.3.5烷基吡咯烷酮类增塑剂026
2.3.6含氯增塑剂027
2.3.7柠檬酸酯类增塑剂027
2.4偶联剂027
2.4.1硅烷偶联剂028
2.4.2钛酸酯偶联剂029
2.4.3双金属偶联剂032
2.4.4木质素偶联剂032
2.4.5锡偶联剂033
2.5相容剂033
2.5.1相容性原理及相容性判定方法033
2.5.2增容剂分类及作用机理034
参考文献036

第3章塑料配方设计原理与应用
3.1概述038
3.2塑料配方设计原则038
3.2.1根据制品的用途设计039
3.2.2各类助剂间的组合搭配、相互影响及其协同/对抗效应039
3.2.3加工性能039
3.2.4加工及使用时的环保和卫生问题040
3.2.5成本等因素042
3.2.6其他因素042
3.3配方物料的选择042
3.3.1树脂的选择042
3.3.2助剂的选择044
3.3.3助剂与其他组分的关系047
3.4聚氯乙烯（PVC）配方设计048
3.4.1树脂的选择048
3.4.2增塑剂体系049
3.4.3稳定剂体系051
3.4.4润滑剂052
3.4.5填充体系053
3.4.6着色剂054
3.4.7发泡剂054
3.4.8阻燃剂054
3.5PVC材料配方实例054
3.5.1PVC普通压延膜配方054
3.5.2PVC普通管材配方055
3.5.3PVC透明软管配方055
3.6热固性塑料加工配方设计055
3.6.1酚醛树脂配方设计055
3.6.2其他热固性树脂配方设计056
3.7其他热塑性塑料配方设计057
3.7.1聚丙烯（PP）配方设计057
3.7.2聚乙烯（PE）配方设计060
3.7.3聚苯乙烯（PS）配方设计062
3.8通用工程塑料配方设计简介063
3.8.1聚酰胺(PA)配方设计063
3.8.2聚碳酸酯（PC）配方设计065
3.8.3聚苯醚（PPO）配方设计066
3.8.4聚甲醛（POM）配方设计067
3.8.5聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）配方设计067
参考文献068

第4章涂料配方设计原理与应用
4.1涂料的分类069
4.2成膜机理070
4.2.1物理成膜070
4.2.2化学成膜070
4.2.3乳胶的成膜073
4.3新配方设计的思路074
4.3.1成分的改性与创新074
4.3.2配方设计的操作方法074
4.4热固性涂料的储存稳定性与固化速度问题075
4.5涂装技术077
4.5.1被涂物的表面处理077
4.5.2涂装方法078
4.6涂料发展概述079
4.6.1环境友好涂料079
4.6.2重点开发应用的涂料类型——功能性涂料及专用性涂料081
参考文献081

第5章胶黏剂配方设计原理与应用
5.1胶黏剂的分类082
5.2胶黏剂的组成084
5.3粘接技术简介085
5.4粘接表面的处理087
5.5胶黏剂的配方设计088
5.5.1配方设计的基本原则089
5.5.2配方设计的基本内容089
5.5.3配方设计的基本方法089
5.5.4胶黏剂的配制及使用090
参考文献093

第6章高聚物基复合材料配方设计原理与应用
6.1高聚物基复合材料设计原理094
6.1.1热固性树脂基复合材料094
6.1.2热塑性树脂基复合材料100
6.1.3高聚物基复合材料的增强体101
6.2高聚物-碳材料（石墨烯、碳纳米管、膨胀石墨和炭黑）复合材料配方设计107
6.2.1高聚物-石墨烯复合材料107
6.2.2高聚物-碳纳米管复合材料124
6.2.3高聚物-膨胀石墨复合材料137
6.2.4高聚物-炭黑复合材料140
6.3高聚物-硅酸盐复合材料设计147
6.3.1层状硅酸盐概述147
6.3.2层状硅酸盐的改性147
6.3.3高聚物-层状硅酸盐纳米复合材料概述149
6.3.4高聚物-蒙脱土纳米复合材料150
6.3.5高聚物-膨润土纳米复合材料156
6.3.6高聚物-高岭土纳米复合材料157
6.3.7层状硅酸盐纳米插层复合水凝胶159
参考文献160

第7章基于多组分反应的高聚物配方设计原理与应用
7.1多组分反应主要类型及机理167
7.1.1Passerini反应167
7.1.2Ugi反应169
7.1.3Biginelli反应175
7.2利用多组分反应合成单体及寡聚物177
7.2.1ROMP单体的合成配方设计177
7.2.2PNA的合成配方设计179
7.3利用多组分反应合成高聚物181
7.3.1线型聚合物的配方设计182
7.3.2体型聚合物的配方设计187
7.4采用多组分反应进行高分子膜修饰189
参考文献193

第8章高分子纳滤膜配方设计原理与应用
8.1概述195
8.2对称膜配方196
8.3复合膜配方198
8.3.1无机-无机复合膜配方198
8.3.2有机-无机复合膜配方202
8.3.3有机-有机复合膜配方203
参考文献216