L1-合成與加工用助劑緒論

1、高分子材料加工助劑高分子材料加工助劑中南民族大學(xué)中南民族大學(xué)劉書正劉書正2016.2.271.助劑概述助劑概述 1.1 1.1 助劑的概念助劑的概念 助劑助劑又稱又稱“添加劑添加劑”、“配合劑配合劑“、“專用化學(xué)品專用化學(xué)品” 是一類廣泛應(yīng)用于塑料、橡膠、合成纖維、涂料、油墨、是一類廣泛應(yīng)用于塑料、橡膠、合成纖維、涂料、油墨、造紙、皮革、紡織、印染、食品、化妝品、水泥、石油制造紙、皮革、紡織、印染、食品、化妝品、水泥、石油制品等工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)和加工過程，旨在改善其加工行為或品等工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)和加工過程，旨在改善其加工行為或賦予制品某些特定功能的輔助化學(xué)品。賦予制品某些特定功能的輔助化學(xué)品。 1

2、.1 助劑的含義及其重要性助劑的含義及其重要性 廣義廣義：泛指材料和產(chǎn)品在生產(chǎn)加工過程中為改進(jìn)：泛指材料和產(chǎn)品在生產(chǎn)加工過程中為改進(jìn) 生產(chǎn)工藝生產(chǎn)工藝 產(chǎn)品性能產(chǎn)品性能 而加入的輔助物質(zhì)（化學(xué)品）。而加入的輔助物質(zhì)（化學(xué)品）。 狹義狹義： 是指那些為改善某些材料的加工性能和最終產(chǎn)品的是指那些為改善某些材料的加工性能和最終產(chǎn)品的性能，而分散在材料中對材料的結(jié)構(gòu)無明顯影響的少量化學(xué)性能，而分散在材料中對材料的結(jié)構(gòu)無明顯影響的少量化學(xué)物質(zhì)。物質(zhì)。 1.1 助劑的含義及其重要性助劑的含義及其重要性助劑在合成材料工業(yè)中的地位助劑在合成材料工業(yè)中的地位 助劑是精細(xì)化工領(lǐng)域的一大類產(chǎn)品，它的應(yīng)用遍及國民經(jīng)濟(jì)

3、的助劑是精細(xì)化工領(lǐng)域的一大類產(chǎn)品，它的應(yīng)用遍及國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域。是各個領(lǐng)域。是“工業(yè)味精工業(yè)味精”。 助劑在聚合物配方中微不足道，但對產(chǎn)品性能的改善和提高具助劑在聚合物配方中微不足道，但對產(chǎn)品性能的改善和提高具有舉足輕重的作用。有舉足輕重的作用。 沒有助劑的配合，就沒有塑料、橡膠工業(yè)的發(fā)展沒有助劑的配合，就沒有塑料、橡膠工業(yè)的發(fā)展。 如今琳瑯滿目的塑料、橡膠制品無一不體現(xiàn)著助劑的功能與作如今琳瑯滿目的塑料、橡膠制品無一不體現(xiàn)著助劑的功能與作用。用。 PPPP（聚丙烯）（聚丙烯） 在在150150 0.5h0.5h嚴(yán)重老化，加入穩(wěn)定劑，壽命提高嚴(yán)重老化，加入穩(wěn)定劑，壽命提高到到2000h200

4、0h。1.1 助劑的含義及其重要性助劑的含義及其重要性1.1 助劑的含義及其重要性助劑的含義及其重要性1.1 助劑的含義及其重要性助劑的含義及其重要性1.1 助劑的含義及其重要性助劑的含義及其重要性B B 劑劑環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂E-51 白炭黑（疏水型）白炭黑（疏水型） TiOTiO2 2( (鈦白粉鈦白粉) 納米碳酸鈣納米碳酸鈣 催化劑催化劑 己二酸二辛酯己二酸二辛酯 KH-792KH-792（或（或KBM-603、A-1120）N-（-氨乙基）氨乙基）-氨丙基三甲氧氨丙基三甲氧基硅烷）基硅烷）A A 劑劑A A：MS樹脂樹脂 B B：白炭黑（疏水型）：白炭黑（疏水型） C C：納米碳酸鈣：納

5、米碳酸鈣 D D：己二酸二辛酯：己二酸二辛酯 E E：聚醚多元醇：聚醚多元醇 F F：炭黑：炭黑G G： A-171（乙烯基三甲氧基硅烷）（乙烯基三甲氧基硅烷）H H： DMP-30 從廣義上分為從廣義上分為 合成用助劑合成用助劑 合成反應(yīng)中加入的助劑合成反應(yīng)中加入的助劑 包括：包括： 催化劑、引發(fā)劑、溶劑、催化劑、引發(fā)劑、溶劑、 分散劑、乳化劑、阻聚劑分散劑、乳化劑、阻聚劑 調(diào)節(jié)劑、終止劑等調(diào)節(jié)劑、終止劑等 加工用助劑加工用助劑 在加工過程中所添加的助劑在加工過程中所添加的助劑 包括：增塑劑、穩(wěn)定劑、阻燃劑包括：增塑劑、穩(wěn)定劑、阻燃劑 發(fā)泡劑、固化劑、硫化劑發(fā)泡劑、固化劑、硫化劑 促進(jìn)劑、油

6、劑等促進(jìn)劑、油劑等本課所討論的助劑基本上框定在加工助劑方面。本課所討論的助劑基本上框定在加工助劑方面。1.2 助劑的類別助劑的類別按化學(xué)性質(zhì)來分按化學(xué)性質(zhì)來分 無機(jī)助劑無機(jī)助劑 有機(jī)助劑有機(jī)助劑 按來源來分按來源來分 天然助劑天然助劑 合成助劑合成助劑 按分子量來分按分子量來分 低分子助劑低分子助劑 高分子助劑高分子助劑 1.2 助劑的類別助劑的類別而比較通行的方法是按照而比較通行的方法是按照助劑的功能和作用助劑的功能和作用進(jìn)行分類，包括穩(wěn)定進(jìn)行分類，包括穩(wěn)定化助劑、改善力學(xué)性能的助劑、提高加工性能的助劑、柔軟化與化助劑、改善力學(xué)性能的助劑、提高加工性能的助劑、柔軟化與化的助劑、改變表面性能的

7、助劑、改變色光的助劑、難燃與抑煙化的助劑、改變表面性能的助劑、改變色光的助劑、難燃與抑煙其它。其它。1.2.1 穩(wěn)定化助劑穩(wěn)定化助劑 凡能阻緩材料變質(zhì)的物質(zhì)稱為穩(wěn)定劑。 抗氧劑抗氧劑 延緩或抑制塑料氧化速度； 主抗氧劑主抗氧劑 輔助抗氧劑輔助抗氧劑 重金屬離子鈍化劑重金屬離子鈍化劑 光穩(wěn)定劑光穩(wěn)定劑 加入到塑料的配方中，改善塑料的耐日光性、防止或降低日光中紫外線對塑料的破壞的助劑統(tǒng)稱為光穩(wěn)定劑； 紫外線光屏蔽劑紫外線光屏蔽劑 紫外線吸收劑紫外線吸收劑 紫外線猝滅劑紫外線猝滅劑1.2 助劑的類別助劑的類別1.2.1 穩(wěn)定化助劑穩(wěn)定化助劑1.2 助劑的類別助劑的類別 熱穩(wěn)定劑熱穩(wěn)定劑 它的主要作用

8、就是抑制或防止樹脂在加或使用過程中受熱而降解； 主穩(wěn)定劑（鉛鹽類、金屬皂類、有機(jī)錫類等）主穩(wěn)定劑（鉛鹽類、金屬皂類、有機(jī)錫類等） 輔助穩(wěn)定劑（環(huán)氧化合物類、亞磷酸酯類、多元輔助穩(wěn)定劑（環(huán)氧化合物類、亞磷酸酯類、多元醇類等）醇類等） 復(fù)合熱穩(wěn)定劑復(fù)合熱穩(wěn)定劑 防酶劑防酶劑 防止制品易受霉菌等微生物的侵蝕而酶，發(fā)生微生物降解和老化；1.2.1 穩(wěn)定化助劑穩(wěn)定化助劑1.2 助劑的類別助劑的類別1.2.2 改善力學(xué)性能的助劑改善力學(xué)性能的助劑 可使塑料制品的力學(xué)性能如沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、模量、耐可使塑料制品的力學(xué)性能如沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、模量、耐蠕變性能等得到提高的助劑。蠕變性能等得到提高的助劑。 交

9、聯(lián)劑交聯(lián)劑 有機(jī)過氧化物 與助交聯(lián)劑并用 硫化劑 與其配合使用的還有硫化促進(jìn)劑、硫化活化劑和防焦劑 光敏劑 固化劑固化劑 是指用于液態(tài)熱固性樹脂的固化，實(shí)質(zhì)上是特殊的交聯(lián)劑。 例如環(huán)氧樹脂的固化，固化劑常用的有胺類、酸酐、低分子聚酰胺。 1.2 助劑的類別助劑的類別抗沖擊改進(jìn)劑抗沖擊改進(jìn)劑 沒有增塑的聚氯乙烯硬片、硬板等性能脆，聚苯乙烯、聚丙烯等耐沖擊性能較低，為了改善其沖擊性能，故在他們的共混改性中摻混了如ABS，MBS等。1.2 助劑的類別助劑的類別1.2.2 改善力學(xué)性能的助劑改善力學(xué)性能的助劑 增容劑與偶聯(lián)劑增容劑與偶聯(lián)劑 增容劑：增容劑：凡是能夠增加相容性低的共混樹脂間的相界面的結(jié)合

10、牢度的物質(zhì)稱為增容劑。 偶聯(lián)劑：偶聯(lián)劑：是某些具有特定基團(tuán)的化合物，他能 通過化學(xué)的或物理的作用將兩種性質(zhì)差異很大的，原來不易結(jié)合的材料牢固地結(jié)合起來。1.2 助劑的類別助劑的類別1.2.2 改善力學(xué)性能的助劑改善力學(xué)性能的助劑 1.2.3 提高加工性能的助劑提高加工性能的助劑 凡是能改善樹脂配合料在成型加工中的流動性，防止熔體與加工機(jī)械凡是能改善樹脂配合料在成型加工中的流動性，防止熔體與加工機(jī)械表面的粘附，利于從模具中脫出，從而使生產(chǎn)順利地進(jìn)行的助劑。表面的粘附，利于從模具中脫出，從而使生產(chǎn)順利地進(jìn)行的助劑。 潤滑劑與脫模劑潤滑劑與脫模劑 其主要用于熱塑性樹脂特別使PVC的成型加工，以改善樹

11、脂成型時的流動性和脫模性 。 外潤滑劑外潤滑劑 內(nèi)潤滑劑內(nèi)潤滑劑 防粘閉劑防粘閉劑 為了防止塑料薄膜或片層間的粘結(jié)，使其易于揭開而加入的助劑。 1.2 助劑的類別助劑的類別1.2.4 柔軟性和輕質(zhì)化的助劑柔軟性和輕質(zhì)化的助劑 增塑劑增塑劑 它是指增加塑料的可塑劑，改善在成型加工時樹脂的流動性，并使制品具有柔韌性的有機(jī)物質(zhì)。 發(fā)泡劑發(fā)泡劑 它主要用于泡沫塑料的制造，包括物理發(fā)泡劑和化學(xué)發(fā)泡劑兩大類。 1.2 助劑的類別助劑的類別1.2.5 改變表面性能的助劑改變表面性能的助劑 抗靜電劑抗靜電劑 防霧劑防霧劑 表面改性劑表面改性劑 1.2 助劑的類別助劑的類別1.2.6 改變色光的助劑改變色光的助

12、劑 著色劑著色劑 染料 顏料（無機(jī)顏料和有機(jī)顏料） 熒光增白劑熒光增白劑 它是一些能發(fā)射藍(lán)色熒光的物質(zhì)，可以使發(fā)黃白度差的制品增白，從而提高其白度。 1.2 助劑的類別助劑的類別1.2.7 難燃化與抑煙助劑難燃化與抑煙助劑 阻燃劑阻燃劑 抑煙劑抑煙劑此外，還有填充劑、增強(qiáng)纖維、成核劑、分散劑等。1.2 助劑的類別助劑的類別1.3 助劑應(yīng)用中的一些問題助劑應(yīng)用中的一些問題 助劑與樹脂的相容性助劑與樹脂的相容性 各種助劑與特定的樹脂之間都有一定的相容性范圍，超出這個范圍，助劑會很快地析出。固體助劑的析出俗稱“噴霜噴霜”，液體助劑的析出稱為“滲出滲出”或俗稱“出汗”。 助劑對加工條件的適應(yīng)性助劑對加

13、工條件的適應(yīng)性 要求所用助劑有較高的耐熱性和低揮發(fā)性； 各助劑之間不發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 助劑的多重性助劑的多重性 充分發(fā)揮助劑間的協(xié)同作用充分發(fā)揮助劑間的協(xié)同作用 協(xié)同效應(yīng)協(xié)同效應(yīng)是指兩種或兩種以上助劑適當(dāng)配合使用時相互間增效的作用。 對抗作用對抗作用 助劑對制品性能的影響助劑對制品性能的影響 助劑在配料中的混合操作程序及工藝條件助劑在配料中的混合操作程序及工藝條件 制品用途對助劑的制約制品用途對助劑的制約 助劑的價(jià)格助劑的價(jià)格1.3 助劑應(yīng)用中的一些問題助劑應(yīng)用中的一些問題1.4 1.4 助劑的特點(diǎn)助劑的特點(diǎn) （1 1）、小批量，多品種小批量，多品種 表面活性劑表面活性劑1600016000個品種

14、，常用有個品種，常用有12001200種種（2 2）、添加量不一、添加量不一 抗氧劑和光穩(wěn)定劑用量不超過樹脂用量的抗氧劑和光穩(wěn)定劑用量不超過樹脂用量的1 1 增塑劑和填充劑的用量可達(dá)增塑劑和填充劑的用量可達(dá)10%-5010%-50以上以上 食品添加劑為食品添加劑為10106 6（3）、）、 類型不一類型不一 液體；粉末；小分子結(jié)構(gòu)；液體；粉末；小分子結(jié)構(gòu)； 大分子結(jié)構(gòu)；有機(jī)的；無機(jī)的大分子結(jié)構(gòu)；有機(jī)的；無機(jī)的（4）、）、多種助劑復(fù)配使用多種助劑復(fù)配使用 （1）大噸位品種趨于大型化和集中生產(chǎn)大噸位品種趨于大型化和集中生產(chǎn) （2）新功能助劑研究繼續(xù)活躍新功能助劑研究繼續(xù)活躍 適應(yīng)聚合物改進(jìn)要求的適

15、應(yīng)聚合物改進(jìn)要求的功能性助劑功能性助劑成為世界助劑開發(fā)的一成為世界助劑開發(fā)的一大趨勢。就目前來說，比較活躍的研究領(lǐng)域包括：大趨勢。就目前來說，比較活躍的研究領(lǐng)域包括： 旨在改善聚烯烴加工操作性能的含氟聚合物旨在改善聚烯烴加工操作性能的含氟聚合物加工助劑加工助劑； 提高聚丙烯（提高聚丙烯（PP）、聚對苯二甲酸丁酯（）、聚對苯二甲酸丁酯（PBT）、聚對）、聚對苯二甲酸乙二酯（苯二甲酸乙二酯（PET）等不完全結(jié)晶樹脂的透明性、光）等不完全結(jié)晶樹脂的透明性、光澤度及機(jī)械物理性能的澤度及機(jī)械物理性能的成核劑成核劑； 減少環(huán)境公害，促進(jìn)樹脂降解的減少環(huán)境公害，促進(jìn)樹脂降解的光降解光降解劑和劑和生物降解生物

16、降解劑；劑；1.1.5 5 助劑的助劑的發(fā)展發(fā)展 （2）新功能助劑研究繼續(xù)活躍新功能助劑研究繼續(xù)活躍 賦予農(nóng)膜保溫性能的紅外吸收劑；賦予農(nóng)膜保溫性能的紅外吸收劑； 改善薄膜表面性能的防霧滴劑；改善薄膜表面性能的防霧滴劑； 可降低洗滌溫度的漂白活化劑；可降低洗滌溫度的漂白活化劑； 對鋁制品適用的對鋁制品適用的低低pH值的無腐蝕酸性清洗劑、洗白清洗值的無腐蝕酸性清洗劑、洗白清洗劑、無硅清洗劑等。劑、無硅清洗劑等。1.1.5 5 助劑的助劑的發(fā)展發(fā)展 （3）、助劑分子結(jié)構(gòu)日臻完善助劑分子結(jié)構(gòu)日臻完善完善助劑分子的官能團(tuán)結(jié)構(gòu)是提高助劑應(yīng)用性能的積極措施。完善助劑分子的官能團(tuán)結(jié)構(gòu)是提高助劑應(yīng)用性能的積極

17、措施。（4）助劑開發(fā)順應(yīng)全球環(huán)保、衛(wèi)生及安全性潮流助劑開發(fā)順應(yīng)全球環(huán)保、衛(wèi)生及安全性潮流隨隨世界工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對與人類生存休戚相關(guān)的食世界工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對與人類生存休戚相關(guān)的食品衛(wèi)生與環(huán)境保護(hù)意識日益增強(qiáng)，所以有關(guān)助劑生產(chǎn)、應(yīng)用的限制法品衛(wèi)生與環(huán)境保護(hù)意識日益增強(qiáng)，所以有關(guān)助劑生產(chǎn)、應(yīng)用的限制法規(guī)越定越嚴(yán)，順應(yīng)這一潮流，助劑將趨向于規(guī)越定越嚴(yán)，順應(yīng)這一潮流，助劑將趨向于低毒性、耐抽出、無污染低毒性、耐抽出、無污染方面發(fā)展。方面發(fā)展。（5）助劑多功能化趨勢助劑多功能化趨勢多種官能團(tuán)的功能化作用多種官能團(tuán)的功能化作用，追求一劑多能是多年來助劑研究者們的目，追求一劑多

18、能是多年來助劑研究者們的目標(biāo)。如酸性緩蝕劑主攻方向之一是開發(fā)喹啉、吡啶類改性產(chǎn)品，含有標(biāo)。如酸性緩蝕劑主攻方向之一是開發(fā)喹啉、吡啶類改性產(chǎn)品，含有疏水基的疏水基的N-（芳香基）吡啶就兼有緩蝕劑、破乳劑、陽離子表面活性（芳香基）吡啶就兼有緩蝕劑、破乳劑、陽離子表面活性劑的功能。劑的功能。1.1.5 5 助劑的助劑的發(fā)展發(fā)展 （6）復(fù)配型助劑和集裝化技術(shù)進(jìn)展迅速復(fù)配型助劑和集裝化技術(shù)進(jìn)展迅速受法規(guī)、成本、效能種種因素的制約，全新結(jié)構(gòu)助劑產(chǎn)品的開發(fā)愈加受法規(guī)、成本、效能種種因素的制約，全新結(jié)構(gòu)助劑產(chǎn)品的開發(fā)愈加困難，而且事實(shí)上也不可能使同一結(jié)構(gòu)的化合物滿足產(chǎn)品加工所有性困難，而且事實(shí)上也不可能使同一

19、結(jié)構(gòu)的化合物滿足產(chǎn)品加工所有性能的要求。因此，根據(jù)各種助劑之間的能的要求。因此，根據(jù)各種助劑之間的協(xié)同作用原理，復(fù)配或集裝于協(xié)同作用原理，復(fù)配或集裝于一體一體，不失為提高助劑效能的有效措施。，不失為提高助劑效能的有效措施。（7）助劑高分子量化趨勢助劑高分子量化趨勢遷移和抽提損失遷移和抽提損失是影響助劑使用衛(wèi)生性和效能持久性的致命因素。高是影響助劑使用衛(wèi)生性和效能持久性的致命因素。高分子量化一方面提高了助劑的耐熱穩(wěn)定性，有效抑制其在高溫加工條分子量化一方面提高了助劑的耐熱穩(wěn)定性，有效抑制其在高溫加工條件下的揮發(fā)損失；另一方面，耐遷移性和低抽出性還保證了制品的表件下的揮發(fā)損失；另一方面，耐遷移性和低抽出性還保證了制品的表面衛(wèi)生和效能持久。面衛(wèi)生和效能持久。1.1.5 5 助劑的助劑的發(fā)展發(fā)展 （8）反應(yīng)型助劑穩(wěn)步發(fā)展反應(yīng)型助劑穩(wěn)步發(fā)展 反應(yīng)型助劑分子內(nèi)含有反應(yīng)型助劑分子內(nèi)含有反應(yīng)性基團(tuán)反應(yīng)性基團(tuán)，它們在制品加工中可，它們在制品加工中可以與基體反應(yīng)并形成鍵合官能團(tuán)。一般地說，反應(yīng)型助劑以與基體反應(yīng)并形成鍵合官能團(tuán)。一般地說，反應(yīng)型助劑具有添加量小、不遷移和持久性好等優(yōu)點(diǎn)，但高的價(jià)格和具有添加量小、不遷移和持久性好等優(yōu)點(diǎn)，但高的價(jià)格和應(yīng)