加工助劑第01章__緒論

1、1 高分子材料加工助高分子材料加工助 劑劑 一、為什么學(xué)習(xí)這門課程？一、為什么學(xué)習(xí)這門課程？ 加工機(jī)械加工機(jī)械高分子成型加工高分子成型加工 橡膠加工、塑料加工、纖維加工、涂料及膠粘劑橡膠加工、塑料加工、纖維加工、涂料及膠粘劑 等等 有機(jī)化學(xué)，有機(jī)化學(xué)， 物理化學(xué)物理化學(xué) 聚合物合聚合物合 成工藝學(xué)成工藝學(xué) 高分子高分子 化學(xué)化學(xué) 高分子測(cè)高分子測(cè) 試與表征試與表征 高分子物理高分子物理 高分子高分子 流變學(xué)流變學(xué) 加工助劑在高分子專業(yè)課程中的地位加工助劑在高分子專業(yè)課程中的地位 理論講解：講解理論講解：講解10-12次次 課程實(shí)驗(yàn)：每組課程實(shí)驗(yàn)：每組5人，依次做人，依次做11次次 性能檢測(cè)：性

2、能檢測(cè)：2次次 期末習(xí)題練習(xí)及講解：期末習(xí)題練習(xí)及講解：2次次 考前輔導(dǎo)：考前輔導(dǎo)：1次次 綜合分?jǐn)?shù)綜合分?jǐn)?shù)=平時(shí)成績(jī)占平時(shí)成績(jī)占40%（課堂表現(xiàn)（課堂表現(xiàn)+課程實(shí)驗(yàn)）課程實(shí)驗(yàn)） +期末考試占期末考試占60%（閉卷考試）（閉卷考試） 三、教學(xué)安排三、教學(xué)安排 高分子高分子： Macromolecule，相對(duì)分子質(zhì)量很大的分子，又稱大 分子或大分子化合物，一般指相對(duì)分子質(zhì)量大于104的分子，其分 子質(zhì)量可高達(dá)幾百萬(wàn)。其中，將能夠以重復(fù)單元表示的高分子稱 為聚合物聚合物（Polymer）。 根據(jù)材料的使用力學(xué)狀態(tài)和用途分類可分為：處于高彈態(tài)的橡膠橡膠 (rubber)(rubber)；處于取向態(tài)并

3、在取向方向上具有較高強(qiáng)度的纖維纖維 (fiber)(fiber)；處于玻璃態(tài)或半晶態(tài)的塑料塑料(plastics)(plastics)，以及涂料涂料 (coatings)(coatings)，粘合劑粘合劑(adhesive)(adhesive)等。 用量最大，最為重要的是用量最大，最為重要的是 塑料塑料。 塑料：橡膠：纖維塑料：橡膠：纖維=65:30:5 “塑料塑料”一詞應(yīng)用極為廣泛而又難以準(zhǔn)確定義。廣義一詞應(yīng)用極為廣泛而又難以準(zhǔn)確定義。廣義 地講，蠟燭、松香、蟲膠、粘土、鐵、銅、鋁等有可塑地講，蠟燭、松香、蟲膠、粘土、鐵、銅、鋁等有可塑 性的材料，都可稱為塑料。因?yàn)樗鼈兗訜岷?，或在壓力性的?/p>

4、料，都可稱為塑料。因?yàn)樗鼈兗訜岷?，或在壓?條件下，可以塑造成各種形狀的物體。天然樹脂，如蟲條件下，可以塑造成各種形狀的物體。天然樹脂，如蟲 膠、琥珀、瀝青、松香等，因?yàn)槌煞趾徒Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，雜質(zhì)膠、琥珀、瀝青、松香等，因?yàn)槌煞趾徒Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，雜質(zhì) 很多，一般不用作塑料。很多，一般不用作塑料。 通常的理解為：主要由高相對(duì)分子質(zhì)量的聚合物組成主要由高相對(duì)分子質(zhì)量的聚合物組成，成品狀態(tài)為成品狀態(tài)為 非彈性體的柔韌性或剛性固體非彈性體的柔韌性或剛性固體，在制造或成型加工過程中有一階段，在制造或成型加工過程中有一階段 能能流動(dòng)成型流動(dòng)成型、或由、或由原位聚合固化定型原位聚合固化定型而得到的聚合物。而得到的聚合物

5、。 什么是塑料？什么是塑料？ 具體說來，塑料就是以具體說來，塑料就是以樹脂樹脂（主要是合成樹脂）為（主要是合成樹脂）為 基體，添加一些具有特定作用的基體，添加一些具有特定作用的助劑助劑，將基體與助將基體與助 劑混合、分散，再通過塑煉加工，并在加工過程中劑混合、分散，再通過塑煉加工，并在加工過程中 顯示顯示塑性且能流動(dòng)成型塑性且能流動(dòng)成型的材料。的材料。 簡(jiǎn)而言之，簡(jiǎn)而言之， 塑料塑料 = = 樹脂樹脂 + + 助劑助劑 樹脂樹脂 是硬而脆的、固體或半固體、無(wú)定形、易熔是硬而脆的、固體或半固體、無(wú)定形、易熔 融、易燃的物質(zhì)。包括天然樹脂、合成樹脂。融、易燃的物質(zhì)。包括天然樹脂、合成樹脂。 塑料的

6、定義塑料的定義 塑料：在一定條件下具有流動(dòng)性、可塑性，并能加工塑料：在一定條件下具有流動(dòng)性、可塑性，并能加工 成型，當(dāng)恢復(fù)平常條件時(shí)，則仍保持加工時(shí)形狀的高分子成型，當(dāng)恢復(fù)平常條件時(shí)，則仍保持加工時(shí)形狀的高分子 材料稱為塑料。材料稱為塑料。 橡膠：在室溫下具有高彈性的高分子材料。熟悉的橡膠：在室溫下具有高彈性的高分子材料。熟悉的 有天然橡膠、順丁橡膠、氯丁橡膠、丁基橡膠、氟橡膠、有天然橡膠、順丁橡膠、氯丁橡膠、丁基橡膠、氟橡膠、 乙丙橡膠等。乙丙橡膠等。 纖維：具備或保持其本身長(zhǎng)度大于直徑纖維：具備或保持其本身長(zhǎng)度大于直徑1000倍以上而倍以上而 又具有又具有 一定強(qiáng)度的線條或絲狀高分子材料。

7、滌綸（一定強(qiáng)度的線條或絲狀高分子材料。滌綸（PET），）， 尼龍（尼龍（PA66），腈綸（聚丙烯腈），丙綸（聚丙烯）氯綸），腈綸（聚丙烯腈），丙綸（聚丙烯）氯綸 （聚氯乙烯）。（聚氯乙烯）。 按塑料的產(chǎn)量和耐熱等級(jí)產(chǎn)量和耐熱等級(jí) 分類： （1）通用塑料）通用塑料：指一般用途的塑料。這類塑料占塑料總量的98% 左右。 特點(diǎn)：成本低、產(chǎn)量大、用途廣泛、性能變化大、制品特點(diǎn)：成本低、產(chǎn)量大、用途廣泛、性能變化大、制品 多樣，但機(jī)械性能和耐熱性不高。耐熱溫度小于多樣，但機(jī)械性能和耐熱性不高。耐熱溫度小于100100 （2）工程塑料）工程塑料：指適于作工程機(jī)構(gòu)件和化工設(shè)備等工業(yè)用途 的塑料，與通用塑料無(wú)

8、嚴(yán)格的區(qū)分。 特點(diǎn)：強(qiáng)度、剛性、硬度等均比通用塑料高、耐高、低溫特點(diǎn)：強(qiáng)度、剛性、硬度等均比通用塑料高、耐高、低溫 性能好，但產(chǎn)量相對(duì)小，成本較高。耐熱溫度大于性能好，但產(chǎn)量相對(duì)小，成本較高。耐熱溫度大于100100 （3）特種工程塑料）特種工程塑料：耐熱等級(jí)更高，價(jià)格更貴，產(chǎn)量更小。 主要品種包括聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚酰亞胺等。 塑料的分類塑料的分類 塑料塑料 通用塑料通用塑料 工程塑料工程塑料 特種工程塑料特種工程塑料 低密度聚乙烯（LDPE) 高密度聚乙烯（HDPE) 聚丙烯（PP） 聚氯乙?。≒VC) 聚苯乙烯（PS) PMMA及一些共聚物 聚碳酸酯（PC) 聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PE

9、T) 聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯（PBT) 聚酰胺（尼龍，PA） 聚甲醛（POM） 苯乙烯-丁二烯-丙稀腈共聚物（ABS) 聚酰亞胺（PI） 聚苯硫醚（PPS） 聚醚醚酮（PEEK） 聚砜（PSU） 聚苯醚（PPO） 聚苯砜（PPSU) 熱塑性塑料的基本分類和主要品種熱塑性塑料的基本分類和主要品種 通用塑料與工程塑料的性能比較通用塑料與工程塑料的性能比較 按按化學(xué)結(jié)構(gòu)及熱行為化學(xué)結(jié)構(gòu)及熱行為分類：分類： （1）熱塑性塑料）熱塑性塑料 (thermoplastic plastics) 以熱塑性樹脂為基礎(chǔ)，其樹脂的結(jié)構(gòu)一般為直鏈型或帶有少量支鏈以熱塑性樹脂為基礎(chǔ)，其樹脂的結(jié)構(gòu)一般為直鏈型或帶有少量支鏈

10、的線性結(jié)構(gòu)，多數(shù)為碳的線性結(jié)構(gòu)，多數(shù)為碳- -碳為主鏈的聚合物。分子鏈之間主要以次價(jià)力或碳為主鏈的聚合物。分子鏈之間主要以次價(jià)力或 氫鍵相吸引而顯示一定強(qiáng)度，同時(shí)表現(xiàn)出彈性和塑性。氫鍵相吸引而顯示一定強(qiáng)度，同時(shí)表現(xiàn)出彈性和塑性。 在適當(dāng)?shù)娜軇┲心苋芙?；在加熱狀態(tài)下能熔化，其間只經(jīng)歷物理過在適當(dāng)?shù)娜軇┲心苋芙猓辉诩訜釥顟B(tài)下能熔化，其間只經(jīng)歷物理過 程，不發(fā)生化學(xué)變化。即所謂的程，不發(fā)生化學(xué)變化。即所謂的“可溶、可熔可溶、可熔”的特性。的特性。 （2）熱固性塑料）熱固性塑料 (thermosetting plastics) 其初始狀態(tài)一般是分子量不高的預(yù)聚物或齊聚物，在適當(dāng)?shù)娜軇┲衅涑跏紶顟B(tài)一般是

11、分子量不高的預(yù)聚物或齊聚物，在適當(dāng)?shù)娜軇┲?可以溶解或溶脹；受熱也可以熔化?？梢匀芙饣蛉苊?；受熱也可以熔化。 熱固性樹脂具有一定的反應(yīng)活性，在熔化和繼續(xù)受熱過程中，反應(yīng)熱固性樹脂具有一定的反應(yīng)活性，在熔化和繼續(xù)受熱過程中，反應(yīng) 性官能團(tuán)會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成新的化學(xué)鍵，即所謂的性官能團(tuán)會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成新的化學(xué)鍵，即所謂的“固化反應(yīng)固化反應(yīng)”。 同時(shí)樹脂由線性結(jié)構(gòu)變?yōu)槿S體型（網(wǎng)狀）結(jié)構(gòu)，塑料不能溶于溶同時(shí)樹脂由線性結(jié)構(gòu)變?yōu)槿S體型（網(wǎng)狀）結(jié)構(gòu)，塑料不能溶于溶 劑，受熱也不會(huì)熔化。即劑，受熱也不會(huì)熔化。即“不溶、不熔不溶、不熔”。 包裝材料包裝材料 (Packaging Materials)

12、塑料袋、薄膜、泡沫塑料 日日 用用 (Household Appliances) 衣架/椅子/盆類/書架/玩具/文具/辦公用品/家居 裝飾材料/電器設(shè)備外殼等 交通運(yùn)輸交通運(yùn)輸 （Transportation Materials) 道路交通設(shè)施、車輛部件 農(nóng)用薄膜農(nóng)用薄膜 地膜等 塑料的應(yīng)用塑料的應(yīng)用 1 ）材料的性質(zhì)(Properties of the materials) 內(nèi)在性質(zhì)內(nèi)在性質(zhì) (Speciality) 加工性質(zhì)加工性質(zhì) (Processability) 產(chǎn)品性質(zhì)產(chǎn)品性質(zhì) (Product Properties) 塑料的性能塑料的性能 內(nèi)在性質(zhì)內(nèi)在性質(zhì) 材料的屬性 決定于材料的

13、組成及其物理和化學(xué)結(jié)構(gòu) 內(nèi)在性質(zhì)內(nèi)在性質(zhì)是材料性能的內(nèi)因，對(duì)產(chǎn) 品性能有根本性的影響，是設(shè)計(jì)和生產(chǎn) 制品時(shí)選材的主要依據(jù)主要依據(jù)。 可否用特定的加工方法成型可否用特定的加工方法成型 加工過程會(huì)產(chǎn)生何種變化加工過程會(huì)產(chǎn)生何種變化 加工性質(zhì)加工性質(zhì) Polymer Chemical Structure Chemical Structure Processing 產(chǎn)品性質(zhì)是制品的屬性 產(chǎn)品性質(zhì)產(chǎn)品性質(zhì) 內(nèi)在性質(zhì) 加工性質(zhì)加工性質(zhì) 產(chǎn)品性質(zhì)產(chǎn)品性質(zhì) 一切產(chǎn)品的性質(zhì)均取決于：一切產(chǎn)品的性質(zhì)均取決于： 材料的選擇材料的選擇 (Selection） 制品的加工（制品的加工（Processing） 應(yīng)用的條件

14、應(yīng)用的條件 (Environment) CONCLUSION: 塑料的主要性能指標(biāo)塑料的主要性能指標(biāo) Tg Modulus Temperature 1010 1011 Pa 107 105 Pa TfTd Glassy State Rubber State Flow State Degradation 1）溫度與聚合物狀態(tài)的關(guān)系）溫度與聚合物狀態(tài)的關(guān)系 The state of polymer relates with the temperature 玻璃態(tài)一般不能熔融加工，只可機(jī)械加工 高彈態(tài)可進(jìn)行需要大形變的加工 粘流態(tài)可進(jìn)行流動(dòng)性加工 薄膜和纖維冷拉伸薄膜和纖維冷拉伸 薄膜和纖維熱拉伸薄

15、膜和纖維熱拉伸 真空和壓力成型真空和壓力成型 中空吹塑成型中空吹塑成型 壓延成型壓延成型 擠出成型擠出成型 薄膜吹塑薄膜吹塑 注射成型注射成型 熔融紡絲熔融紡絲 玻璃態(tài)玻璃態(tài)高彈態(tài)高彈態(tài)粘流態(tài)粘流態(tài) 堅(jiān)硬固體堅(jiān)硬固體橡膠狀彈性體橡膠狀彈性體粘性流體粘性流體 Processing Temperature TgTgTfTfTdTd Deformation（）（） 線型非結(jié)晶聚合物的溫度、線型非結(jié)晶聚合物的溫度、 力學(xué)狀態(tài)及成型加工的關(guān)系力學(xué)狀態(tài)及成型加工的關(guān)系 成型方法與熔體流動(dòng)速率的關(guān)系成型方法與熔體流動(dòng)速率的關(guān)系 一些高分子材料的大致開發(fā)時(shí)間一些高分子材料的大致開發(fā)時(shí)間 時(shí)時(shí) 間間聚合物名稱聚

16、合物名稱時(shí)時(shí) 間間聚合物名稱聚合物名稱 19071907酚醛樹脂酚醛樹脂19441944PETPET 19271927聚氯乙烯聚氯乙烯19471947環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂 19271927醋酸纖維素醋酸纖維素19481948ABSABS樹脂樹脂 19301930丁苯橡膠丁苯橡膠19551955線型聚乙烯線型聚乙烯 19361936聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯19571957聚丙烯聚丙烯 19361936聚醋酸乙烯酯聚醋酸乙烯酯19571957聚碳酸酯聚碳酸酯 19381938聚苯乙烯聚苯乙烯19601960線型低密度聚乙烯線型低密度聚乙烯 19381938尼龍尼龍666619641964離聚物

17、樹脂離聚物樹脂 19391939聚偏氯乙烯聚偏氯乙烯19651965聚酰亞胺聚酰亞胺 19411941聚四氟乙烯聚四氟乙烯19701970熱塑性彈性體熱塑性彈性體 19421942不飽和聚酯不飽和聚酯19721972丙烯腈共聚物丙烯腈共聚物 19421942支化聚乙烯支化聚乙烯19721972乙烯乙烯- -乙烯醇聚合物乙烯醇聚合物 19431943丁基橡膠丁基橡膠19741974聚芳酰胺聚芳酰胺 19431943尼龍尼龍6 619921992茂金屬聚合物茂金屬聚合物 19431943含氟聚合物含氟聚合物19941994聚萘二甲酸乙二酯聚萘二甲酸乙二酯 塑料發(fā)展沿革及現(xiàn)狀塑料發(fā)展沿革及現(xiàn)狀 第一

18、代高分子材料第一代高分子材料： 通用高分子材料通用高分子材料 第二代高分子材料第二代高分子材料： 工程塑料工程塑料 第三代高分子材料第三代高分子材料： 特種工程塑料特種工程塑料 第四代高分子材料第四代高分子材料： 導(dǎo)電高分子材料為代表導(dǎo)電高分子材料為代表 第五代高分子材料第五代高分子材料： 生物高分子材料為代表生物高分子材料為代表 經(jīng)過短短七十余年的發(fā)展，高分子材料已深入到經(jīng)過短短七十余年的發(fā)展，高分子材料已深入到 人類社會(huì)活動(dòng)的每一個(gè)領(lǐng)域，現(xiàn)在高分子材料已進(jìn)入人類社會(huì)活動(dòng)的每一個(gè)領(lǐng)域，現(xiàn)在高分子材料已進(jìn)入 更新的階段：更新的階段： 一、為什么高分子材料加工過程中要使用助劑？一、為什么高分子材

19、料加工過程中要使用助劑？ （1）使用性能使用性能 任何一種聚合物（樹脂）都很難同時(shí)滿足使用任何一種聚合物（樹脂）都很難同時(shí)滿足使用 性能要求。性能要求。 強(qiáng)度：強(qiáng)度： 玻纖增強(qiáng)的塑料（玻璃鋼）玻纖增強(qiáng)的塑料（玻璃鋼） 韌性：韌性： PS、PPPP、PAPA等等 + + 彈性體（橡膠等）彈性體（橡膠等） 表面性能：表面性能： 印刷、染色印刷、染色 （2）加工性能（高速化）加工性能（高速化） 流動(dòng)性：流動(dòng)性： 潤(rùn)滑劑（潤(rùn)滑劑（PVCPVC降解）降解） 加工窗口：加工窗口： 增塑劑使增塑劑使TfTf降低；穩(wěn)定劑使降低；穩(wěn)定劑使TdTd升高升高 （3）降低成本）降低成本 填料填料 （4）特殊性能要求）

20、特殊性能要求 塑料制品，特別是有特殊用途的塑料制品，如塑料制品，特別是有特殊用途的塑料制品，如 色澤、抗靜電、抗粘、阻燃等，也需加入助劑色澤、抗靜電、抗粘、阻燃等，也需加入助劑 塑料口袋：塑料口袋： 開口劑開口劑 室內(nèi)裝修：室內(nèi)裝修： 阻阻 燃燃 （5）環(huán)保、污染（公害防止技術(shù)）環(huán)保、污染（公害防止技術(shù)） 消除廢舊塑料的污染消除廢舊塑料的污染 生物降解材料生物降解材料淀粉淀粉 化學(xué)降解化學(xué)降解稀土化合物稀土化合物 高分子助劑、高分子加工助劑、高分子合成助劑 2、高分子材料中添加助劑的目的是什么？、高分子材料中添加助劑的目的是什么？ 3、塑料加工助劑有哪些、塑料加工助劑有哪些 1、什么是老化？、

21、什么是老化？ 4、常用的穩(wěn)定化助劑有哪些、常用的穩(wěn)定化助劑有哪些 助劑是一些材料和產(chǎn)品在生產(chǎn)或者加工過程中所添加的助劑是一些材料和產(chǎn)品在生產(chǎn)或者加工過程中所添加的 各種輔助化學(xué)品，用以改善生產(chǎn)工藝和提高產(chǎn)品性能。各種輔助化學(xué)品，用以改善生產(chǎn)工藝和提高產(chǎn)品性能。 高分子材料在成型、貯存、使用過程中發(fā)生結(jié)構(gòu)變化，逐漸高分子材料在成型、貯存、使用過程中發(fā)生結(jié)構(gòu)變化，逐漸 地失去使用價(jià)值的現(xiàn)象。地失去使用價(jià)值的現(xiàn)象。 熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑、抗氧劑、防霉劑熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑、抗氧劑、防霉劑 增塑劑、穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、填充劑、著色劑、偶聯(lián)劑、抗增塑劑、穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、填充劑、著色劑、偶聯(lián)劑、抗 靜電劑、阻燃劑