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第1章 绪论1

1.1 高分子材料反应加工的发展现状1

1.2 高分子材料反应加工的特点1

1.3 高分子材料反应加工在国民经济中的作用2

1.4 高分子材料反应加工的主要研究领域3

参考文献5

第2章 单体反应挤出聚合基础6

2.1 反应挤出聚合的类型6

2.1.1 引言6

2.1.2 反应挤出聚合技术实施的前提6

2.1.3 缩聚反应8

2.1.4 开环聚合反应12

2.1.5 烯类单体的聚合反应16

2.2 反应挤出聚合的控制原理27

2.2.1 数学模拟27

2.2.2 反应动力学模型28

2.2.3 停留时间分布模型30

2.2.4 流动模型31

2.2.5 黏度模型32

2.2.6 传热模型33

2.3 工业放大以及热量传递过程中冷却水流量的确定34

2.3.1 有限元分析35

2.3.2 聚合系统实际水流量确定36

2.4 静态实验法与数值计算相结合对苯乙烯聚合反应挤出过程的模拟37

2.4.1 挤出传递过程模型需求解的微分方程及物性参数37

2.4.2 模型方程的简化处理39

2.4.3 模型方程的无量纲化39

2.4.4 模型方程的时间化40

2.4.5 模型方程的求解40

2.5 嵌段共聚合的前期准备43

2.5.1 嵌段共聚合的可行性43

2.5.2 二烯烃扩散性研究43

参考文献48

第3章 嵌段高聚物的本体反应挤出聚合与过程控制对分子构建的影响51

3.1 引言51

3.2 嵌段共聚物本体反应挤出聚合及其机理51

3.2.1 混合单体本体反应挤出共聚合52

3.2.2 共聚物结构剖析53

3.2.3 多嵌段共聚物反应挤出聚合模型的提出与验证58

3.3 分子构建的过程控制69

3.3.1 过程控制下极性调节剂的反常规作用69

3.3.2 螺杆转速对反应挤出S/B共聚物结构的影响87

3.3.3 混合单体进料速率对反应挤出S/B共聚物结构与性能的影响93

3.3.4 聚合温度对反应挤出S/B共聚物结构的影响96

3.3.5 三嵌段共聚物的反应挤出聚合98

3.4 多嵌段共聚物微观结构与性能关系102

3.4.1 异戊二烯单体反应挤出共聚物结构与性能102

3.4.2 不同丁二烯含量下共聚物微观结构与性能关系113

3.4.3 不同相对分子质量S/B共聚物微观结构与性能关系122

3.4.4 双端头长PS嵌段的S/B共聚物的结构与性能127

参考文献136

第4章 聚合反应挤出过程的有限体积模拟138

4.1 引言138

4.1.1 反应挤出过程数值模拟的研究意义138

4.1.2 国内外研究现状与分析139

4.2 反应挤出机的等效反应器模型建立140

4.2.1 同向旋转双螺杆挤出机的建模假设140

4.2.2 特征参数计算140

4.2.3 异向旋转双螺杆挤出机的等效反应器模型建立144

4.2.4 初边值条件的设定145

4.3 自由基聚合反应挤出过程的有限体积模拟146

4.3.1 自由基聚合反应动力学模型与数值计算146

4.3.2 自由基聚合体系的化学结构方程与数值计算150

4.3.3 自由基聚合体系的化学流变模型与数值计算153

4.3.4 自由基聚合体系的化学热效应与数值计算155

4.3.5 自由基聚合体系的凝胶效应与数值计算157

4.3.6 算例与讨论158

4.4 阴离子聚合反应挤出过程的有限体积模拟163

4.4.1 阴离子聚合反应动力学模型与数值计算163

4.4.2 阴离子聚合体系的化学结构方程与数值计算163

4.4.3 算例与讨论165

参考文献169

第5章 聚乙烯反应挤出接枝功能单体173

5.1 功能单体的合成173

5.1.1 引言173

5.1.2 含醚、酯、羟基等官能团的功能单体的合成174

5.1.3 含氟功能单体的合成179

5.1.4 含异氰酸酯基团的功能单体的合成181

5.2 聚乙烯与功能单体的反应挤出接枝182

5.2.1 有机过氧化物引发的聚乙烯与功能单体的接枝反应182

5.2.2 预辐照法产生的大分子自由基引发的聚乙烯与功能单体的接枝反应188

5.3 聚乙烯反应挤出接枝AA、MAA和MMA的动力学研究199

5.4 Friedel-Crafts烷基化反应对LLDPE/PS、LLDPE/HIPS的原位增容作用203

5.4.1 形成LLDPE-g-PS接枝共聚物的实验验证203

5.4.2 原位反应增容的LLDPE/PS和LLDPE/HIPS共混物的力学性能205

5.4.3 原位反应增容的LLDPE/PS和LLDPE/HIPS共混物的形貌206

5.4.4 原位反应增容的LLDPE/PS共混物的降解行为208

5.4.5 原位反应增容的LLDPE/PS共混物的结晶行为209

参考文献209

第6章 聚丙烯反应挤出接枝功能单体及功能化聚烯烃参与的反应共混213

6.1 过氧化物引发聚丙烯接枝马来酸酐的反应机理探讨213

6.1.1 引言213

6.1.2 反应机理213

6.1.3 反应机理的实验验证214

6.2 蒙脱土负载过氧化物用于引发聚丙烯接枝马来酸酐216

6.2.1 引言216

6.2.2 反应模型及实验结果217

6.3 镧系稀土氧化物用作聚丙烯反应挤出接枝功能单体的助催化剂218

6.3.1 镧系稀土氧化物对PP接枝MAH的助催化作用218

6.3.2 镧系稀土氧化物的选择依据220

6.3.3 三价镧系稀土氧化物在接枝反应中的作用及其机理223

6.3.4 三价镧系稀土氧化物在接枝反应中助催化作用机理的验证226

6.4 预辐照产生的聚丙烯大分子自由基引发聚丙烯接枝马来酸酐229

6.5 功能化聚烯烃在反应共混中的原位反应增容作用230

6.5.1 通过酸酐和胺基反应实施的原位反应增容231

6.5.2 通过环氧基和胺基反应实施的原位反应增容231

6.5.3 通过环氧基和羧基反应实施的原位反应增容233

6.5.4 通过羟基和羧基反应实施的原位反应增容235

6.5.5 通过胺基与异氰酸酯反应实施的原位反应增容237

6.6 增容聚烯烃／聚酰胺合金的流变行为与形态之间的关系239

参考文献244

第7章 聚烯烃接枝及其反应动力学的M onte Carlo模拟248

7.1 引言248

7.2 聚烯烃接枝及其反应动力学的M onte Carlo模拟原理及算法249

7.2.1 聚丙烯接枝马来酸酐的Monte Carlo模拟原理及算法249

7.2.2 线型聚乙烯接枝马来酸酐的M onte Carlo模拟原理及算法252

7.3 聚丙烯接枝马来酸酐及其反应动力学的M onte Carlo模拟252

7.4 聚乙烯接枝马来酸酐及其反应动力学的M onte Carlo模拟256

参考文献260

第8章 加工过程中聚丙烯降解和反应的控制原理及应用262

8.1 加工过程中聚丙烯的降解和反应262

8.1.1 聚丙烯降解的主要类型262

8.1.2 影响聚丙烯降解的主要因素264

8.1.3 加工过程中聚丙烯的可控降解265

8.2 降解聚丙烯的结构和性能269

8.2.1 降解聚丙烯的微观结构269

8.2.2 降解聚丙烯的流变行为分析270

8.2.3 降解聚丙烯的性能272

8.3 降解聚丙烯的应用278

8.3.1 高性能PP合金化树脂和纤维278

8.3.2 高强PP纤维293

参考文献294

第9章 聚合物反应挤出过程的在线分析297

9.1 引言297

9.2 研究方法301

9.2.1 显微分析301

9.2.2 光散射315

9.2.3 显微图像的傅里叶变换327

9.3 多相聚合物体系形成（加工）过程的在线分析341

9.3.1 聚合物共混体系相结构的形成与演变343

9.3.2 双螺杆挤出过程的在线分析365

参考文献377

第10章 聚合物挤出过程中相结构的形成及演变384

10.1 聚合物共混体系相结构形成过程中的物理问题384

10.1.1 聚合物共混体系相结构形成与演变的机制和动力学384

10.1.2 聚合物共混体系相形态结构的特征399

10.2 聚合物共混体系形成与演变过程中分散相的分形行为404

10.2.1 分形维数的计算方法405

10.2.2 聚合物共混体系的标度和分形特征407

10.2.3 多相共混体系相形成过程中相结构空间涨落的分形416

10.3 聚合物共混体系相结构归并行为427

10.3.1 静态归并过程中结构参数分析427

10.3.2 剪切诱导归并过程中相结构的形成与演变433

10.3.3 相归并过程数学行为分析435

参考文献445

第11章 聚合物反应加工流变学448

11.1 引言448

11.1.1 单体聚合反应451

11.1.2 热固性树脂固化452

11.1.3 大分子反应454

11.2 流变实验与理论分析方法454

11.2.1 研究大分子反应的流变学实验方法455

11.2.2 数据分析方法458

11.3 剪切流场对反应速率的影响469

11.3.1 均相体系中大分子／大分子的偶合反应469

11.3.2 均相体系中大分子的断链反应471

11.3.3 液-液界面处大分子／大（小）分子的反应474

11.4 剪切流场的反应选择性475

11.4.1 剪切流场中聚乙烯长支化的选择性475

11.4.2 剪切流场中共聚聚烯烃大分子断链的选择性476

11.5 流变反应动力学方程478

11.5.1 以大分子蠕动模型为基础的流变动力学理论478

11.5.2 大分子构象依赖的流变动力学理论481

11.6 实际加工流场中反应过程模拟483

11.6.1 理论模型483

11.6.2 双螺杆挤出机反应挤出过程的一维模拟486

11.6.3 密炼机中大分子偶合反应的二维模拟488

11.6.4 双螺杆挤出机啮合块中大分子偶合反应的三维模拟489

参考文献490

第12章 高速挤出流场中聚合物熔体的异常流变性质——现象、机理及对策495

12.1 高速挤出成型过程中的挤出畸变现象495

12.1.1 挤出物的有规畸变和无规畸变495

12.1.2 线型聚合物和支化聚合物熔体挤出行为的差异498

12.1.3 鲨鱼皮畸变和挤出压力振荡的量化描述506

12.1.4 壁滑速度和临界外推滑动长度的计算及流变学意义515

12.1.5 LLDPE及其反应接枝料的非线性流变性518

12.2 挤出畸变现象的机理研究522

12.2.1 挤出流场中的流动应力集中现象和扰动源522

12.2.2 口模入口处、口模壁处、口模出口处发生流场扰动的机理526

12.2.3 关于口模内壁上熔体发生壁滑的讨论530

12.2.4 反应控制降解聚丙烯熔体的高速流变特性539

12.3 提高聚合物熔体稳定挤出速率的对策545

12.3.1 精确控制口模温度场，提高稳定挤出速率545

12.3.2 改造口模形状及界面状态547

12.3.3 特种添加剂（如润滑剂、加工助剂）的效能549

12.3.4 熔体壁滑行为的控制和利用价值554

参考文献560

第13章 双螺杆挤出机物料挤出过程的停留时间分布563

13.1 引言563

13.1.1 双螺杆挤出机中的分布混合与分散混合563

13.1.2 双螺杆机中反应挤出过程564

13.1.3 双螺杆挤出机中停留时间分布的重要性565

13.2 双螺杆挤出机中停留时间分布的测量方法567

13.2.1 停留时间分布的定义与表征567

13.2.2 获取RTD的一般方法568

13.2.3 双螺杆挤出RTD的离线测量570

13.2.4 双螺杆挤出RTD在线测量方法571

13.3 双螺杆挤出机中全局停留时间分布574

13.3.1 实验装置与方法574

13.3.2 在线和离线测量方法比较577

13.3.3 螺杆转速和喂料量对RTD的影响578

13.3.4 小结579

13.4 螺杆挤出机中局部停留时间的求解方法580

13.4.1 卷积和去卷积数值计算方法的推导582

13.4.2 卷积和去卷积计算方法的验证583

13.4.3 挤出机中局部RTD求解588

13.4.4 小结591

13.5 双螺杆挤出机中局部停留时间分布（LRTD）591

13.5.1 停留转速分布（RRD）和停留体积分布（RVD）定义591

13.5.2 部分RTD、RRD和RVD592

13.5.3 局部RTD、RRD和RVD597

13.5.4 小结599

13.6 双螺杆挤出机中停留时间分布的演变600

13.6.1 全局停留时间分布的演变600

13.6.2 局部停留时间分布的演变602

13.6.3 小结608

参考文献608

第14章 超临界技术在聚烯烃反应挤出中的应用612

14.1 引言612

14.2 超临界流体在聚合物中的溶胀行为613

14.2.1 实验方法614

14.2.2 模型预测616

14.3 长支链结构聚丙烯622

14.3.1 长支链结构623

14.3.2 超临界反应挤出制备长支链结构的聚丙烯624

14.3.3 结构与性能629

14.4 马来酸酐接枝聚丙烯640

14.4.1 加料方式对反应挤出产物接枝率的影响640

14.4.2 马来酸酐用量对接枝率的影响641

14.4.3 超临界态对接枝产物相对分子质量的影响643

参考文献643