潤滑劑阻燃劑以及抗靜電劑

潤滑劑阻燃劑以及抗靜電劑第1頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月

PVC具有什么特性？本章

學習目的：1、理解并掌握潤滑劑、阻燃劑、抗靜電劑的作用原理、常用品種;2、了解發(fā)泡劑及交聯(lián)劑、成核劑、驅避劑、防霧劑、抗菌劑等非常用助劑在塑料中的用途。第2頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)潤滑劑一般把能改進聚合物熔體的流動性，減少熔體對設備的粘附現(xiàn)象，提高塑件脫模作用的物質稱為潤滑劑。一、潤滑劑的作用機理由于塑料加工過程的影響因素很多，關于潤滑劑的作用機理尚不十分成熟，存在著各種不同的解釋，下面是簡單的內潤滑機理和外潤滑機理。第3頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）內潤滑機理能夠降低聚合物分子間的摩擦，即減少內摩擦，而加入的潤滑劑稱之為內潤滑劑。內潤滑劑與聚合物有一定的相容性，其結構及其在聚合物中的狀態(tài)類似于增塑劑，能夠使大分子間作用力略有降低，于是在聚合物變形時，分子鏈間能夠相互滑移和旋轉，從而使聚合物分子間的內摩擦減小，流動性增加。但潤滑劑不會過分降低聚合物的Tg和強度等，這是與增塑劑的不同之處。第4頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）外潤滑機理主要降低聚合物與加工設備表面之間的摩擦，即外摩擦，而加入的潤滑劑稱為外潤滑劑。與內潤滑相比，外潤滑劑與聚合物的相容性更小。故在加工過程中，潤滑劑分子很容易從聚合物內部遷移至表面，并在熔融聚合物與加工設備（或模具）的界面處形成定向排列的潤滑劑層，這種由潤滑劑分子層所構成的潤滑界面對聚合物熔體和加工設備起到隔離作用，故減少了兩者之間的摩擦。第5頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月

二、常用潤滑劑品種在塑料工業(yè)中，廣泛使用的是有機潤滑劑，它們按化學結構可分為烴類化合物、脂肪酸、脂肪酸酯、脂肪酸酰胺、脂肪醇和有機硅化合物等。第6頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月1.烴類（1）石蠟主要成分為直鏈烷烴，僅含少量支鏈，廣泛用作各種塑料的潤滑劑和脫模劑。其外潤滑作用強，能使制品表面具有光澤。缺點是與PVC的相容性差，熱穩(wěn)定性低，且易影響制品的透明度。主要用于UPVC擠出制品中，用量一般為0.5～1.5份，用量過多對制品強度有影響。第7頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）液體石蠟俗稱“白油”，適用于PVC、PS等的內潤滑劑，潤滑效果較好，無毒，但與聚合物的相容性差，故用量不宜過多。（4）PE蠟即相對分子質量為1500～5000的PE，部分氧化的低相對分子質量PE稱為氧化PE蠟，可作為PVC等的潤滑劑，用途廣泛。它比其它烴類潤滑劑的內潤滑作用強，適用于擠出和壓延成型，能提高加工效率，防止薄膜等粘結，且有利于填料或顏料在聚合物基質中的分散。與PE蠟性能相近的還有PP蠟。：第8頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月2.脂肪酸酯作為潤滑劑的酯類主要是高級脂肪酸的一元醇酯和多元醇單酯，一些具有代表性的品種見表14-1。此類潤滑劑多數(shù)兼具潤滑和增塑雙重性質，如硬脂酸丁酯便是氯丁橡膠的增塑劑。脂肪酸的多元醇單酯是高效的內潤滑劑，可用于UPVC的壓延硬質片材、注塑制品及型材加工中，特別適合在半硬質PVC用作內潤滑劑，并具有抗靜電、抗積垢作用。第9頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月

3.脂肪酸及其金屬皂直鏈脂肪酸及其相應的金屬鹽具有多種功能，其中硬脂酸和月桂酸常作為潤滑劑使用。它們均為白色固體，無毒，主要由油脂水解而得。由于對金屬導線有腐蝕作用，一般不宜用于電線電纜等塑料制品。常用作潤滑劑的脂肪酸金屬皂主要是硬脂酸鹽，包括ZnSt、CaSt、PbSt和NaSt等。第10頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月4.脂肪酸酰胺用作塑料加工用潤滑劑的脂肪酸酰胺主要是高級脂肪酸酰胺，其結構和物性見表14-2。此類潤滑劑由脂肪酸與氨直接反應制備，大都兼具外部和內部潤滑作用。其中硬脂酸酰胺、油酸酰胺的外部潤滑性優(yōu)良，多用作PE、PP、PVC等的潤滑劑和脫模劑，以及聚烯烴的滑爽劑和薄膜抗粘結劑等。第11頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月6.有機硅氧烷俗稱“硅油”，是低相對分子質量含硅聚合物，因其具有很低的表面張力，較高的沸點和對加工模具的惰性，常作為脫模劑使用。具有代表性的品種有聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷等。第12頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月7.聚四氟乙烯PTFE適用于各種介質的通用型潤滑性粉末，可快速涂覆形成干膜，以用作石墨、鉬和其它無機潤滑劑的代用品，適用于熱塑性和熱固性聚合物的脫模劑。：第13頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月三、潤滑劑在塑料中的應用考慮如下的幾個方面：①潤滑效能高而持久；②與樹脂的相容性大小適中，內部和外部潤滑作用平衡，不噴霜，不結垢；③表面張力小，黏度低，在界面處的擴展性好，易形成界面層；④不降低聚合物的力學強度及其它性能；⑤本身的耐熱性和化學穩(wěn)定性優(yōu)良，在高溫加工中不分解，不揮發(fā)，不與樹脂或其它助劑發(fā)生有害反應；⑥不腐蝕設備，不污染制品，無毒。第14頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月

（1）在PVC中的應用潤滑劑在PVC的應用最為廣泛。一般，UPVC需要約1%的潤滑劑，特殊情況可到4%，而在軟PVC中，0.5%或少于0.5%就已足夠。在生產中，潤滑劑選用一般由穩(wěn)定體系和加工方法來確定。

（2）在聚烯烴中的應用聚烯烴具有良好的加工性，一般無須潤滑劑，但在加工過程中常根據(jù)需要添加一種或幾種潤滑劑以進一步提高加工性能。常用的有PE蠟、PP蠟、硬脂酸甘油酯、脂肪酰胺等。第15頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)阻燃劑一、塑料的燃燒1.塑料的燃燒過程眾所周知，維持燃燒需要三個要素：可燃物、氧氣和熱能。第16頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月二、阻燃劑及其作用機理能阻止燃燒，降低燃燒速度或提高著火點的物質稱為阻燃劑，它是賦予可燃性材料阻燃性的一類助劑。它們大多是元素周期表中第V、VII和III族的元素的化合物，如第V族氮、磷、銻、鉍的化合物；第VII族氯、溴化合物；第III族硼、鋁化合物。此外，硅和鉬的化合物也可用作阻燃劑。其中最常用和最重要的是磷、溴、氯、銻和鋁化合物，很多有效的阻燃配方中都含有這些元素。第17頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）保護膜機理阻燃劑在燃燒溫度下形成了一層不燃燒的保護膜，覆蓋在材料上，隔離空氣而達到阻燃目的。（2）不燃性氣體機理阻燃劑能在中等溫度下立即分解出不燃性氣體，稀釋可燃性氣體，阻止燃燒發(fā)生。如含鹵阻燃劑即為此類代表，有機鹵素化合物受熱后釋放出HX不燃性氣體。第18頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）冷卻機理阻燃劑在高溫時劇烈分解吸收大量熱能，降低了環(huán)境溫度，從而阻止燃燒繼續(xù)進行。此類阻燃劑有氫氧化鋁和氫氧化鎂等。三、塑料常用阻燃劑1.無機阻燃劑無機阻燃劑主要包括：氧化銻、水合氧化鋁（氫氧化鋁）、氫氧化鎂、硼化合物等。第19頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月

（1）氫氧化鋁〔AI（OH）3〕氫氧化鋁習慣上稱為水合氧化鋁。（3）三氧化二銻（Sb2O3）它是無機阻燃劑中使用最為廣泛的品種。由于它單獨使用時效果不佳，常與有機鹵化物并用，起到協(xié)同作用，稱為協(xié)效劑。它具有優(yōu)良的阻燃效果，可廣泛用于PVC和聚烯烴類及聚酯類等塑料中。但它對鼻、眼、咽喉具有刺激作用，吸入體內會刺激呼吸器官，與皮膚接觸可以引起皮炎，使用時應注意防護。第20頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月

（4）硼化合物主要品種有硼酸鋅和硼酸鋇。特別是硼酸鋅，可作為氧化銻的替代品，與鹵化物有協(xié)同作用，阻燃性不及氧化銻，但價格僅為氧化銻的三分之一，所以用量逐年增長。主要用于PVC、聚烯烴、UP、EP、PC、ABC等，最高可取代氧化銻用量的3/4。2.有機阻燃劑（1）有機鹵化物主要品種有氯化石蠟、全氯戊環(huán)癸烷、PE-C、溴代烴、溴化醚類等。第21頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月

六溴環(huán)十二烷、六溴苯、十溴聯(lián)苯醚、四溴雙酚A等。（2）有機磷化物磷酸三甲苯酯、磷酸甲苯二苯酯、磷酸三苯酯和磷酸三辛酯，三（2,3-二溴丙基）磷酸酯、磷酸三（2,3-二氯丙）酯等。第22頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月：四、阻燃劑在塑料中的應用一、阻燃劑在樹脂中應具有良好的相容性和分散性；二、阻燃劑的分解溫度需適應塑料加工條件，具有較好的熱穩(wěn)定性，在加工過程中不揮發(fā)、不分解，對成型設備和模具無腐蝕作用。三、阻燃劑對塑料性能的影響比較而言，阻燃劑用量較大，因而對塑料的力學性能影響最為突出。第23頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)抗靜電劑抗靜電劑就是能防止或消除高分子材料表面靜電的一類物質。通常將其添加到樹脂中或涂覆于制品表面，可將聚合物的電阻率降低到1010Ω·cm以下，從而減輕聚合物在成型和使用過程中的靜電積累。第24頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月抗靜電劑一般都是表面活性劑，既帶有極性基團，又帶有非極性基團。常用的極性基團（即親水基）有：羧酸、磺酸、硫酸、磷酸的陰離子、胺鹽、季胺鹽的陽離子，以及—OH、—O—等基團；常用的非極性基團（即親油基）有：烷基、烷芳基等。由此按抗靜電劑的結構一般分為陰離子型、陽離子型、非離子型、兩性離子型和高分子型等類別。如按使用方法，可將抗靜電劑分為外部抗靜電劑和內部抗靜電劑兩大類。第25頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月四、抗靜電劑的使用（1）外部抗靜電劑的使用該種抗靜電劑在使用時，一般用揮發(fā)性溶劑或水先調成濃度為0.1%～2.0%的溶液。在保證抗靜電效果的前提下，溶液的濃度以稀一些為好，因為濃度高的溶液易發(fā)黏，吸附灰塵。第26頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）內部抗靜電劑的使用內部抗靜電劑可得到持久的抗靜電性能。內部抗靜電劑使用時需與樹脂混煉，因而要求抗靜電劑與樹脂有較好的相容性，但為了便于抗靜電劑向表面遷移，又要有一定的析出性。（3）添加導電性物質如導電炭黑、石墨、金屬的微纖維、碳纖維等，得到永久性抗靜電劑塑料制品。但該類物質用量過少難以形成連續(xù)的導電通路，過多則影響材料的力學性能。第27頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)發(fā)泡劑

泡沫塑料質輕，具有良好的隔熱、隔音、減震特性，因而有著極為廣泛的用途。發(fā)泡劑就是一類能使處于一定黏度范圍內的液態(tài)或塑性狀態(tài)的塑料、橡膠形成微孔結構的物質。它們可以是固體，液體或氣體。根據(jù)其在發(fā)泡過程中產生氣泡的方式不同，發(fā)泡劑可分為物理發(fā)泡劑與化學發(fā)泡劑兩大類。第28頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月一、物理發(fā)泡劑物理發(fā)泡劑是利用其在一定溫度范圍內物理狀態(tài)的變化而產生氣體，它在使用過程中不發(fā)生化學變化。用作物理發(fā)泡劑的主要是一類低沸點液體，常用的是脂肪烴、鹵代脂肪烴及低沸點的醇、醚、酮和芳香烴等。一般來說，作為物理發(fā)泡劑使用的低沸點液體，其沸點應低于110℃。常用的物理發(fā)泡劑見表14-5。第29頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月二、化學發(fā)泡劑化學發(fā)泡劑是指在發(fā)泡過程中通過化學變化產生氣體而達到發(fā)泡目的的物質。

對于化學發(fā)泡劑而言，分解溫度和發(fā)氣量是其最重要的兩個性能指標。發(fā)泡劑的分解溫度一方面決定著一種發(fā)泡劑在各種聚合物中的應用范圍，另一方面還影響著發(fā)泡成型的工藝條件。常用發(fā)泡劑第30頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月常用化學發(fā)泡劑為AC：

偶氮二甲酰胺分解溫度為195(空氣)，170～210(樹脂)黃橙色細微粉末，自熄無毒PVC，PE，PP，PS，ABS。第31頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)非常用助劑一、交聯(lián)劑交聯(lián)是指在線型或支鏈型聚合物間通過化學鍵相連，而轉變?yōu)槿S網狀結構的反應，它是聚合物改性的一個重要手段，甚至有些聚合物不經交聯(lián)根本沒有實用價值。凡能使聚合物在大分子鏈間生成化學鍵的物質，稱為交聯(lián)劑。在橡膠工業(yè)中交聯(lián)劑常被稱為硫化劑、熟化劑，而在熱固性樹脂成型中常稱為固化劑等

第32頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月

熱塑料性塑料常用交聯(lián)劑以有機過氧化物主，如常用的過氧化二異丙苯（DCP）、過氧化苯甲酰（BPO）等。第33頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月二、成核劑成核劑是用來提高結晶型聚合物的結晶度，加快其結晶速度的一類助劑。成核劑的作用機理大致有以下兩種：一是為大分子鏈段的成核提供成核表面，可極大地增加晶核的數(shù)目，提高結晶速度；二是成核劑能與大分子鏈段存在某種化學作用力，促使大分子鏈在其表面作定向排列而改變聚合物的結晶過程和結晶形態(tài)。第34頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月

塑料常用的成核劑有三類：①羧酸類：有苯甲酸、己二酸、二苯基醋酸等；②金屬鹽類：有苯甲酸鈉、硬脂酸鈣、醋酸鈉、對苯酚磺酸鈉、對苯酚磺酸鈣、苯酚鈉等品種；③無機類：有氮化硼、碳酸鈉、碳酸鉀以及粒徑在0.01～1μm范圍的滑石、云母、二氧化鈦等填料。第35頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月四、防霧劑防霧劑（又稱流滴劑）就是為防止上述霧害而使用的一類助劑。它們是一些帶有親水基的表面活性劑，可在塑料表面取向，疏水基向內，親水基向外，從而使塑料表面凝結的細小水滴能迅速擴散形成極薄的水膜或結成大水珠順薄膜流下，從而可避免小水珠的光散射所造成的霧化。第36頁