高分子材料加工成型第二章添加劑

高分子材料加工成型第二章添加劑第一頁，共三十六頁，2022年，8月28日第一節(jié)穩(wěn)定劑Stabilizer

老化aging：

高分子材料在使用和成型加工過程中受內在因素，如分子結構、成型加工時選用的添加劑及其用量、成型加工方法等；外界因素如物理（光、熱、應力、電場、射線）、化學（氧、臭氧、重金屬離子、化學介質）和生物因素（微生物、昆蟲等）的作用下，發(fā)生表面狀態(tài)、物理機械性能和結構的變化，甚至失去使用價值。第二頁，共三十六頁，2022年，8月28日老化的表現(xiàn)形式modality外觀appearance物理性能physicalperformance機械性能mechanicalperformance電性能electricalperformance結構structure老化的原因reason

光light、熱heat、氧oxygen是主要因素 自動氧化+熱分解→聚合物降解automaticoxidation+heatdecomposition→polymerdegradation

第三頁，共三十六頁，2022年，8月28日防止或抑制老化的方法引入帶有功能性基團的單體共聚改性可采用加穩(wěn)定劑（此為主要方法）對活潑端基作消活處理第四頁，共三十六頁，2022年，8月28日StabilizerPoly(vinylchloride)isrelativelyunstabletoheatandlight.Thermalinitiationinvolveslossofachlorineatomadjacent(鄰近的)tosomestructuralabnormality(變態(tài),畸形,異常性)whichreducesthestabilityoftheC-Clbond,suchasterminalunsaturation（不飽和現(xiàn)象）.ThechlorineradicalsoformedabstractsahydrogentoformHCl;theresultingchainradicalthenreactstoformchainunsaturationwithregenerationofachlorineradical.第五頁，共三十六頁，2022年，8月28日Thereactioncanalsobeinitiatedbyultravioletlightwhichisabsorbedatunsaturatedstructureswithliberationofanadjacentchlorineatom.Inthepresenceofoxygen,bothchainreactionsareaccelerated,andketonic(酮)structuresareformedinthechain.第六頁，共三十六頁，2022年，8月28日一、熱穩(wěn)定劑——主要用于PVC塑料中1、PVC穩(wěn)定性的影響因素influencingfactor溫度temperature氧oxygen光light型號type脫出的HCl第七頁，共三十六頁，2022年，8月28日2、熱穩(wěn)定劑的作用——補救和預防中和HCl取代不穩(wěn)定氯原子鈍化雜質防止自動氧化與不飽和部位反應破壞碳正離子鹽第八頁，共三十六頁，2022年，8月28日Stabilizersarealmostinvariablyaddedtoimprovetheheatandlightstabilityofthepolymer.Metallicsaltsoflead(鉛鹽),barium(鋇),tin（錫）,orcadmium（鎘）areused.Oxides（氧化物）,hydroxides（氫氧化物）,orfatty-acidsalts（脂肪酸鹽）aremosteffective.Epoxyplasticizersaidmateriallyinstabilizingtheresin.Freeradicalacceptanceappearstobeaprominentmechanismofstabilization.HClacceptorshavebeenused.第九頁，共三十六頁，2022年，8月28日3、熱穩(wěn)定劑的種類及選擇thekindofheatstabilizersandhowtochoice常用熱穩(wěn)定劑incommonuse，表2-1(P70）：鉛鹽saltsoflead硬脂酸鹽stearate有機錫organictin復合穩(wěn)定劑compoundstabilizers稀土rareearthstabilizers環(huán)氧化合物等Epoxystabilizers選擇熱穩(wěn)定劑的依據(jù)（P71）：

thebasistochoiceheatstabilizers第十頁，共三十六頁，2022年，8月28日二、抗氧劑（防老劑）antioxidant1、自動氧化老化概念：高分子材料在制備、成型加工和使用過程中會發(fā)生氧化反應。這種反應通常發(fā)生在室溫至150℃之間，按典型的鏈式自由基理進行，具有自動催化特征機理：P73臭氧老化：取代基、空間位阻、立體化學等結構因素第十一頁，共三十六頁，2022年，8月28日2、抗氧劑的作用及分類作用：抑制inhibiting或延緩staving高分子材料自動氧化速度auto-oxidizing-rate類型： 鏈終止型預防型過氧化物分解劑金屬離子鈍化劑用量塑料中0.1-1%橡膠中1-5份第十二頁，共三十六頁，2022年，8月28日抗臭氧劑和抗氧劑的區(qū)別抗臭氧劑的分類物理防護化學防護3、常見的抗氧劑P75表2-4，較多的是酚類和對苯二胺類第十三頁，共三十六頁，2022年，8月28日4、抗氧劑的選用加入方式材料合成后立即加入在材料成型加工中加入選用原則色污現(xiàn)象穩(wěn)定性溶解性和乳化性相容性和遷移性揮發(fā)性和毒性第十四頁，共三十六頁，2022年，8月28日三、光穩(wěn)定劑高分子材料的光降解作用及分類聚烯烴的光氧化作用光穩(wěn)定劑的作用和分類按其作用機理分為：光屏蔽劑紫外線吸收劑猝滅劑自由基捕捉劑常見品種：P80表2-7四、生物抑制劑（自學）第十五頁，共三十六頁，2022年，8月28日

第二節(jié)增塑劑plasticizers一、作用與分類增塑劑能使高分子材料制品塑性增加，改進其柔韌性、延伸性和加工性Plasticizersareaddedtoplasticstoimproveitsworkability,flexibility,distensibility,processability,andtoreducethebrittleness(脆性)oftheproduct.Thisisachievedbyloweringtheglasstransitiontemperaturebelowroomtemperature,thusachievingachangeinpropertiesfromthoseofahardbrittle,glasslikesolidtothoseofasoft,flexible,toughmaterial.第十六頁，共三十六頁，2022年，8月28日按作用方式有外增塑和內增塑外增塑externalplasticization——低分子量化合物或聚合物

Externalplasticizationisachievedthroughincorporationofaplasticizingagentintoapolymerthroughmixingand/orheating.內增塑internalplasticization——共聚樹脂Internalplasticizationcanbeproducedthroughcopolymerizationgivingamoreflexiblepolymerbackboneorbygraftinganotherpolymerontoagivenpolymerbackbone，alteringthemolecularstructureofthepolymer

第十七頁，共三十六頁，2022年，8月28日按塑化效果——塑化效率

plasticizerefficiency主增塑劑primaryplasticizer輔助增塑劑secondaryplasticizer增量劑incrementalagent第十八頁，共三十六頁，2022年，8月28日二、增塑劑的性質：1、與樹脂的相容性compatibility相容性的衡量measurement溶解度參數(shù)solubilitydata相互作用參數(shù)interactiondata特性黏度viscosity第十九頁，共三十六頁，2022年，8月28日2、加工性凝膠化速度的影響熱穩(wěn)定性的影響粘性和潤滑性的影響第二十頁，共三十六頁，2022年，8月28日3、對材料性能的影響玻璃化溫度降低耐寒性提高力學性能電性能老化性能毒性等第二十一頁，共三十六頁，2022年，8月28日三、品種（P84表2-9）Theselectionofaparticularplasticizerdependstoalargeextentuponempiricalresultsratherthantheoreticalpredictions.typesofplasticizersincommonuse:常用的主要有：DOPdi-2-ethylhexylphthalateTCPtricresylphosphateDBSDibutylsebacate第二十二頁，共三十六頁，2022年，8月28日四、選用原則1、相容性和穩(wěn)定性的協(xié)調compatibilityandpermanenceTheplasticizermustbemisciblewiththepolymer.

一般要求溶解度參數(shù)相近，為了穩(wěn)定性要求分子量大些。在實際使用中，以能混進去、不析出來為準則2、使用性能use3、加工性能process4、成本price5、并用common.6、用量dosage第二十三頁，共三十六頁，2022年，8月28日Plasticizersshouldberelativelynonvolatile,nonmobile,inert,inexpensive,nontoxic,andcompatiblewiththesystemtobeplasticized.第二十四頁，共三十六頁，2022年，8月28日

第三節(jié)潤滑劑lubricantLubricantsareaddedtoimprovetheflowcharacteristicsofamaterialduringitsprocessing.Theyoperatebyreducingthemeltviscosityorbydecreasingadhesionbetweenthemetallicsurfacesoftheprocessingequipmentandthematerialbeingprocessed.第二十五頁，共三十六頁，2022年，8月28日一、作用與分類作用：主要是降低熔體之間和熔體與加工機械之間的摩擦及粘附，改善流動性，提高加工性能。分類：內潤滑劑Internallubricants外潤滑劑externallubricants第二十六頁，共三十六頁，2022年，8月28日Internallubricantsreducemolecularfriction,consequentlydecreasingthematerial’smeltviscosityandallowingittoflowmoreeasily.Externallubricantsactbyincreasingtheflowofthematerialbydecreasingthefrictionofthemeltedmaterialasitcomesintocontactwithsurroundingsurfaces.Inreality,lubricantssuchaswaxes,amides,esters,acids,andmetallicstearatesactasbothexternalandinternallubricants.第二十七頁，共三十六頁，2022年，8月28日潤滑劑與增塑劑的區(qū)別：潤滑劑僅在加工時有作用；而增塑劑同時在加工和使用中起作用二、主要品種：表2-12（P88）第二十八頁，共三十六頁，2022年，8月28日三、選用原則1、有些穩(wěn)定劑兼具潤滑劑的作用2、一般用量1%左右，過多會“噴霜”3、注意內外潤滑作用的平衡4、當填充劑用量大時應適當增加潤滑劑用量四、廣義意義的潤滑劑光澤劑脫模劑開口劑第二十九頁，共三十六頁，2022年，8月28日第四節(jié)交聯(lián)劑及相關助劑curing(crosslinking)agent一、交聯(lián)作用及交聯(lián)劑交聯(lián)反應的類型熱固性樹脂的固化curing熱塑性樹脂的交聯(lián)crosslinking橡膠的硫化vulcanization交聯(lián)對材料的作用物理機械性能耐化學藥品性能常用的交聯(lián)劑P90表2-13第三十頁，共三十六頁，2022年，8月28日二、交聯(lián)用其它添加劑1、硫化促進劑酸性促進劑堿性促進劑中性促進劑2、硫化活性劑無機活性劑有機活性劑第三十一頁，共三十六頁，2022年，8月28日3、防焦劑亞硝基化合物類有機酸類硫氮類4、配合劑乙烯基類甲基丙烯酸類丙烯酰胺類環(huán)氧化合物類第三十二頁，共三十六頁，2022年，8月28日5、選用原則被交聯(lián)的高分子化合物類型加工工藝對最終制品的要求其它添加劑對交聯(lián)體系的影響第三十三頁，共三十六頁，2022年，8月28日Initiatorssuchasbenzoylperoxideareusednotonlyfortheinitiationofchainreactionpolymerizationbutalsoforthecuringofpolyestersandethylene-propylenecopolymersandforthegraftingofstyreneonelastomericpolymerchains.Peroxidessuchas2,5-dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexyne-3(特丁基過氧化物)areusedforcrosslinkingHDPE.Sincethesecompoundscontainweakcovalentbonds,precautionsmustbetakenintheirstorageandusetopreventexplosions.Freeradicalsforcrosslinkingmayalsobeproducedbyelectrons,rays,orUVirradiation.Thelatterismoreeffectiveinthepresenceofadditivessuchasthemethyletherofbenzoin（安息香膠）.第三十四頁，共三十六頁，2022年，8月28日Unsaturatedpolymerssuchasalkydresinsmaybecuredor“dried”inthepresenceofoxygen,asaltofaheav