塑料添加靜電劑增強著色詳解演示文稿

塑料添加靜電劑增強著色詳解演示文稿當前第1頁\共有31頁\編于星期六\23點（優(yōu)選）塑料添加靜電劑增強著色當前第2頁\共有31頁\編于星期六\23點*3

3.1物理發(fā)泡劑。常用的物理發(fā)泡劑有丁烷、戊烷、二氯甲烷、氟氯烷（氟里昂11）氟里昂13、氟里昂113）等。丁烷、戊烷沸點低，發(fā)氣量大，常用于聚苯乙烯、聚烯烴等的物理發(fā)泡。氟里昂發(fā)泡劑對樹脂基體擴散系數小，加之氟里昂氣體的絕熱性好，常用于硬質聚氨酯泡沫塑料，用作保溫材料。但是，由于氟里昂對地球臭氧層的破壞作用，從環(huán)保角度看，必將要被取代。3.發(fā)泡劑常見品種當前第3頁\共有31頁\編于星期六\23點3.2化學發(fā)泡劑。常用的品種有偶氮二甲酰胺（AC）、偶氮二甲酸鋇（BaAC）、偶氮二異丙酯（DIPA）、4,4’.氧代雙苯磺酰肼（OBSH）。OBSH為低溫發(fā)泡劑，分解溫度為140-160℃

，適用于低溫加工場合，可用于厚制品；DIPA

、OBSH為高溫發(fā)泡劑，分解溫度為240-250℃

，適用于高溫加工場合，用于聚丙烯、聚酰胺等的發(fā)泡。AC則是中溫發(fā)泡劑（空氣中分解溫度為195-210℃

），是塑料中用途最為廣泛、最重要的化學發(fā)泡劑。*4當前第4頁\共有31頁\編于星期六\23點*51、靜電及其危害塑料良好的電絕緣性擴大了其應用范圍，但在某些場合，卻又表現出其不利的一面。塑料的高電阻率及低的吸水性場合，使其在受摩擦時容易引起靜電荷的積累。靜電積累會帶來一系列的危害：制品易吸附塵埃，影響制品的透明性、表面潔凈及美觀；生產過程中，靜電壓過高會影響正常操作；在某些使用場合，高壓靜電放電會引燃引爆，或產生電磁干擾，誘發(fā)意想不到的事故。因此，隨著塑料的應用領域進一步擴大，人們越來越注重塑料的抗靜電問題。第七章抗靜電劑

當前第5頁\共有31頁\編于星期六\23點*62、抗靜電劑及其作用抗靜電劑是指添加于塑料中或涂敷于其制品表面，能夠降低表面電阻，適度增加導電性，從而防止制品上積累電荷的物質?？轨o電劑主要是一些特殊品種的表面活性劑，其分子結構可看成是由親油基、親水基和連接基三部分構成。按親水基的性質，可分為陽離子型、陰離子型、兩性離子型和非離子型抗靜電劑。按使用方式，抗靜電劑可分為外部（涂敷）抗靜電劑和內部（添加）抗靜電劑。

當前第6頁\共有31頁\編于星期六\23點*7抗靜電劑分類3.抗靜電劑常見品種外涂型添加型導電填料表面噴涂導電涂料析出到表面炭黑、石墨、碳納米管、金屬絲或粉當前第7頁\共有31頁\編于星期六\23點*8

1.各種碳黑（如乙炔法、爐法、槽法）、碳纖維、天然或人造石墨、金屬粉末、金屬粉末、金屬涂層玻璃珠、金屬氧化物粉末、金屬纖維、度銻的氧化錫、度銻和氧化錫的二氧化鈦、銀包復的玻璃絲、銀包復的玻璃箔、銅包復的石墨纖維、不銹鋼纖維、鎳纖維、鎳包復碳纖維、鋁纖維、銀或鋁或銅包復的陶瓷微珠、銅或不銹鋼或鋁包復的云母、鋅錫合金、鋅鋁合金、鋁箔等。2.陽粒子型抗靜電劑有：四烷基銨鹽、三烷基銨鹽等。3.抗靜電劑常見品種當前第8頁\共有31頁\編于星期六\23點3.陰離子型抗靜電劑有：烷基磺酸鹽、烷基苯磺酸鹽、烷基硫酸酯、磷酸烷基酯等。4.兩性離子型抗靜電劑有：烷基甜菜堿、咪唑磷兩性電解質。5.非離子型抗靜電劑：聚氧化乙烯烷基胺或者其酯類、甘油脂肪酸酯、山梨糖醇酐脂肪酸酯、聚氧化乙烯脂肪乙醚、聚氧化乙烯烷基苯醚、聚乙二醇酯脂肪酸酯。6.其他還有高分子型抗靜電劑：如乙二胺的環(huán)氧乙烷環(huán)氧丙烷加成物、辛烷基苯乙烯和苯乙烯磺酸共聚型聚皂等。

*9當前第9頁\共有31頁\編于星期六\23點*101.減輕摩擦，減少靜電荷產生?？轨o電劑能增加制品表面的平滑性，增加摩擦體間隙之間的介電常數，相應減少電荷的產生。2.提高塑料制品表面的吸濕性，從而使靜電荷盡快泄漏，防止靜電荷的積累。3.降低表面電阻率，有利于靜電荷的傳導。表面活性劑結構類型的抗靜電劑，通常能使制品表面電阻率降至109Ω，如果要求制品達到更低表面電阻率，最好采用添加導電填料的方式。導電填料實際上可看成是永久性的防靜電材料，不過它不適用于透明制品。

4.抗靜電劑發(fā)揮作用的途徑當前第10頁\共有31頁\編于星期六\23點*111、增強劑是指能顯著提高塑料力學強度的填充劑，主要是纖維狀物質，如玻璃纖維、碳纖維、石墨纖維、芳綸纖維、晶須等，其中玻璃纖維用量約占2/3。碳纖維由有機纖維在高溫下和惰性氣體保護下燒制而成。所用的有機纖維可以是粘膠纖維、聚丙烯腈纖維、木質素、

聚乙烯醇等。原料纖維在燒制溫度達到1千多度高溫時，就已全部成為碳元素組成的纖維，其導電性可接近金屬，強度和拉伸彈性模量也大大提高。作為高強度、高彈性模量的增強型填料，碳纖維已實用于宇航領域的熱固性增強材料，如火箭噴管的磨蝕材料。利用碳纖維的優(yōu)良導電性和導熱性，在熱塑性塑料中使用碳纖維也具有良好的換熱和抗靜電效果。第八章增強劑、著色劑當前第11頁\共有31頁\編于星期六\23點*12

玻璃纖維顧名思義是用玻璃制成的纖維。玻璃是一種非晶體，受熱時可由固態(tài)逐漸軟化、熔融，并具有一定的流動性，此時將其拉成絲。就可以制成玻璃纖維。通常用于塑料增強改性的玻纖的直徑為6-15μm

，屬于高中級玻纖，其拉伸強度在(1000-3000）MPa。按玻璃成分可分為有堿玻纖和無堿玻纖，前者主要成分為鈣鈉硅酸鹽，后者主要成分為鋁硼硅酸鹽。有堿玻璃纖維來源廣、成本低、耐酸性好，但易與水發(fā)生水解，析出的堿又會與空氣中的CO2起作用，發(fā)生所謂的“風化”現象。有堿玻纖的力學強度比無堿的低8-10%，且耐水性和電絕緣性都比較差。有堿玻纖又分為中堿玻纖（用C代表）和高堿玻纖（用A玻璃纖維當前第12頁\共有31頁\編于星期六\23點*13代表，前者堿金屬氧化物含量為8-12%，可以用來制作要求不太高的增強塑料；后者堿金屬氧化物含量為14-15%，此種玻纖一般不用于增強塑料。無堿玻璃纖維（用E表示），其堿金屬氧化物含量<1%，具有優(yōu)良的化學穩(wěn)定性、電絕緣性和力學性能，但價格較高。使用玻璃纖維可使填充塑料具有高拉伸強度、彎曲強度和彈性模量，同時還可以提高熱變形溫度、尺寸穩(wěn)定性、克服冷流性等，但由于玻纖的長徑比高，在模塑制品成型時往往會使纖維沿長度方向取向，造成各向異性，這是需要在使用時特別加以注意的。玻璃纖維當前第13頁\共有31頁\編于星期六\23點*14加入到塑料中的著色劑，可以具有如下功能：1）美化產品，使制品光彩奪目，提高制品的商品價值。2）賦予制品某種特殊功能，例如可作為辯認標志，或起隱蔽偽裝作用，或善制品的某些性能。例如可改善光學性能、耐候性等。3.著色劑的分類著色劑可分為兩大類，即染料和顏料3.1染料：染色能力特強，透明性極好（分子形式分散），但不耐高溫，適合于塑料的品種太少。如還原桃紅、分散橙等。3.2顏料：包括有機顏料和無機顏料3、著色劑當前第14頁\共有31頁\編于星期六\23點*15有機顏料：色澤鮮艷，著色力強、透明性好，耐熱、光性不如無機顏料。

常用品種有偶氮顏料、酞青顏料和雜環(huán)顏料。無機顏料：其耐熱、光穩(wěn)定性一般較有機顏料好，而且價廉，但色彩鮮艷程度差，著色力低，在透明制品中不能使用。主要品種有：鉻顏料、鎘顏料、鐵氧顏料、鈦白顏料、碳黑顏料等。當前第15頁\共有31頁\編于星期六\23點*16著色劑配制方法、使用注意事項

4.配制方法常用三種形式：即粉、色母料（50~200倍）、色漿用量一般在0.01~2%5.使用注意事項5.1加工溫度下不變色，不分解。例如PVC165~195℃可選用顏色品種較多，PC、PA為250℃以上，可選用品種極少。5.2軟質PVC，不能使用染料做著色劑。因為不穩(wěn)定，易與增塑劑結合，出現遷移。5.3PVC不能使用鎘紅和群青，因二者與HCl反應。當前第16頁\共有31頁\編于星期六\23點*17具有兩性結構的表面活性劑，其一部分基團與高聚物親和，另一部分與填料親和。如硅烷和鈦酸酯等。硅烷用于玻璃纖維和含硅原子的各種填充劑和增強劑。鈦酸酯則用于無硅物料，如炭黑、金屬氧化物、碳酸鈣及顏料等。在復合材料中連續(xù)的聚合物基體是通過兩種組分的界面把所施加的應力傳遞給增強用的不連續(xù)相。如果有水存在，這種界面結合和往往會減弱，但是，如果使用偶聯劑，就可保持很強的界面健。鈦酸酯偶聯劑與固體表面的反應如下：1偶聯劑當前第17頁\共有31頁\編于星期六\23點*18這樣，鈦酸--烷基酯在填充劑表面形成一層氧化鈦單分子層，從而降低了表面能，使填充聚合物的粘度下降，并提高生產效率。

2、偶聯劑作用機理當前第18頁\共有31頁\編于星期六\23點*192.1化學鍵合理論該理論認為偶聯劑分子中含有一種化學官能團，能與玻璃纖維表面的硅醇基團或其他無機填料表面的分子作用形成共價鍵;此外，偶聯劑還含有至少一種別的不同的官能團可與聚合物分子鍵合，以獲得良好的界面結合，偶聯劑就起著在無機相與有機相之間相互連接的橋梁似的作用。下面以硅烷偶聯劑，通式以(YR)nSiX4-n表示(n=1,2)為例來說明化學鍵理論。例如氨丙基三乙基硅烷NH2CH2CH2Si(OC2H5)3，當用它處理無機填料時(如玻璃纖維等)，硅烷首先水解變成硅醇，接著硅醇基與無機填料發(fā)生脫水反應，進行化學鍵連接，反應式如下:2偶聯劑作用理論解釋當前第19頁\共有31頁\編于星期六\23點*20

2.2浸潤效應和表面能理論1963年，Zisman在回顧與粘合有關的表面化學和表面能的己知方面內容時，曾得出結論，在復合材料的制造中，液態(tài)樹脂對被粘物的良好浸潤是頭等重要的，如果能獲得的完全的浸潤，那么樹脂對高能表面的物理吸附將提供高于有機樹脂的內聚強度的粘接強度2偶聯劑作用理論解釋當前第20頁\共有31頁\編于星期六\23點*212偶聯劑作用理論解釋2.3可變形層理論為了緩和復合材料冷卻時由于樹脂和填料之間熱收縮率的不同而產生的界面應力，就希望與處理過的無機物鄰接的樹脂界面是一個柔曲性的可變形相，這樣復合材料的韌性最大。偶聯劑處理過的無機物可能會優(yōu)先吸收樹脂中的某一配合劑，相間區(qū)域的不均衡固化，可能導致一個比偶聯劑在聚合物與填料之間的多分子層厚得多的撓性樹脂層，這一層就被稱為可變形層。該層能松弛界面應力，阻止界面裂縫的擴展，因而改善了界面的結合強度，提高了復合材料的機械性能。

當前第21頁\共有31頁\編于星期六\23點*222.4約束層理論

與可變形層理論相對，約束層理論認為在無機填料區(qū)域內的樹脂應具有介于無機填料和基質樹脂之間的模量，而偶聯劑的功能就在于將聚合物結構“緊束”在相間區(qū)域內。從增強后的復合材料的性能來看，要獲得最大的粘接力和耐水解性能，需要在界面處有一約束層。

。

2偶聯劑作用理論解釋當前第22頁\共有31頁\編于星期六\23點*23偶聯劑的種類繁多，主要有硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、有機鉻類、鋁鋯偶聯劑、磷酸酯偶聯劑、硼酸酯偶聯劑、鉻絡合物及其它高級脂肪酸、醇、酯的偶聯劑等，目前應用范圍最廣的是硅烷偶聯劑和鈦酸酯偶聯劑。3.1硅烷偶聯劑硅烷偶聯劑可用于多種無機填充劑，其中在含硅酸成分多的玻璃纖維、石英粉及白炭黑中效果最好，在陶土和水合氧化鋁中次之，對不含游離水的碳酸鈣效果欠佳。

3、偶聯劑品種當前第23頁\共有31頁\編于星期六\23點*24

3.2鈦酸酷偶聯劑

碳酸鈣在橡膠、塑料工業(yè)中是一種很重要的填料。通過鈦酸酯偶聯劑對其改性，可大大增強碳酸鈣的用量，提高其對橡膠的補強作用。鈦酸酯偶聯劑還大量用于其它無機填料的表面改性中L引，特別是在磁性復合材料和磁性記錄材料方面的應用，具有高填充性、耐熱性，可提高磁性粒子與樹脂的粘合性、彈性及磁性的穩(wěn)定性；用于導電性復合材料或涂料中，通過利用銅粉作導電基質，可提高材料的分散性、耐濕性、致密性和導電性。3、偶聯劑品種當前第24頁\共有31頁\編于星期六\23點*253.3有機鉻偶聯劑

有機鉻偶聯劑即鉻合物偶聯劑，系由不飽和有機酸與三價鉻原子形成的配位型金屬絡合物。有機鉻偶聯劑在玻璃纖維增強塑料中偶聯效果較好，且成本較低。但其品種單調，適用范圍即偶聯效果均不及硅烷及鈦酸酯偶聯劑。其主要品種是甲基丙烯酸氯化鉻絡合物。它們一端含有活潑的不飽和基團，可與高聚物基料反應，另一端依靠配價的絡原子與玻璃纖維表面硅氧基結合

。當前第25頁\共有31頁\編于星期六\23點*263.4鋁酸醋偶聯劑這類偶聯劑是國內自行開發(fā)的品種，鋁酸酷偶聯劑目前有四個牌號?？筛纳浦破返奈锢頇C械性能，如提高抗沖擊強度，提高熱變型溫度，可與鈦酸酯偶聯劑相媲美。另外其成本低，價格僅為鈦酸酯偶聯劑的一半，具有色淺，無毒，使用方便等特點熱穩(wěn)定性比鈦酸酯還好，它與鈦系偶聯劑的最大差異在于對炭黑等顏料的分散性有極優(yōu)的效果，因此在涂料方面的應用甚多。鋁酸酯偶聯劑是由福建師范大學研制的一種新型偶聯劑

，其結構與鈦酸酯偶聯劑類似，分子中存在兩類活性基團，一類可與無機填料表面作用；另一類可與樹脂分子纏結，由此在無機填料與基體樹脂之間產生偶聯作用。3、偶聯劑品種當前第26頁\共有31頁\編于星期六\23點*273.5鋁鋯偶聯劑鋁鋯偶聯劑是美國CAVEDON化學公司于1983年成功開發(fā)的，該產品是含鋁酸鋯的低分子量無機聚合物，在其分子主鏈上絡合兩種有機配位基。一種配位基賦予偶聯劑良好的羥基穩(wěn)定性和水解穩(wěn)定性，另一配位基可賦予偶聯劑有良好的有機反應性。鋁鋯偶聯劑與無機填料的反應主要是通過Al-Zr之間的蟄合來實現的。由于其對無機填料的表面改性不可逆，故不僅可以改善填料的分散性及降低體系的粘度，而且由于有機官能團的作用，大大提高了填料和基料的結合力，增強復合體系的強度，故又稱為表面改性劑。

3、偶聯劑品種當前第27頁