3.2 加工助剂

3.2 加工助剂3.2.1概述1、为什么塑料加工过程中要使用助剂？ (1)使用性能 任何一种聚合物(树脂)都很难同时满足使用性能要求。

强度： 玻纤增强的塑料(玻璃钢) 韧性： PS、PP、PA等 + 弹性体(橡胶等) 表面性能： 印刷、染色

3.2 加工助剂(2)加工性能(高速化)

流动性：

润滑剂(PVC降解)

加工窗口： 增塑剂使Tf降低；稳定剂使Td升高

(3)降低成本 填料

3.2 加工助剂(4)特殊性能要求 塑料制品，特别是有特殊用途的塑料制品，如色泽、抗静电、 抗粘、阻燃等，也需加入助剂

塑料口袋： 室内装修：

开口剂 阻 燃

(5)环保、污染(公害防止技术)

消除废旧塑料的污染生物降解材料——淀粉 化学降解——稀土化合物

3.2 加工助剂2、什么是塑料加工用助剂

塑料用加工助剂为改善塑料的使用性能或加工性能而添加的物质。

3.2 加工助剂3.2.2助剂的种类及作用3.2.2.1 增塑剂1、概述 (1)作用 ①提高聚合物的可塑性，实质是降低Tf

②改善加工性能，实质是降低粘度η③赋予制品柔顺性

3.2 加工助剂(2)定义 (3)性质 增塑剂是对热和化学试剂稳定的有机化合物。其中多数是 高沸点、低挥发性的液体，少数为低熔点固体，与树脂有一定 的相容性，分子量一般较小。 (4)选用要求 从以下方面考虑对增塑剂的选用： 相容性、增塑效率、挥发性、迁移性、渗出性、耐寒性、稳定性(耐热 性)、污染性、价格等

3.2 加工助剂2、增塑机理(凝胶机理) 1927—1947年，经过20多年的研究，总结出凝胶机理。 认为： 在一定条件下，聚合物分子间作用力仅发生在某些链节与链节、基团与基团之 间。

当T < Tf时，联接点越多，强度大、耐热、耐化学腐蚀性好当T > Tf时，联接点越多，流动性越差，粘度大，塑性差

因此，聚合物中的联结点的多少和分子间作用力的大小是决定聚合物使用 性能和加工性能的主要因素。

3.2 加工助剂增塑机理：

(1)隔离作用：增大大分子间的距离，使分子间作用力减小；(2)屏蔽作用：非极性部分遮蔽了极性基团和链节，使相邻的极基团不发生强 烈作用，使联结点数量降低；

(3)偶合作用：增塑剂的极性部分靠静电作用，与聚合物的极性基团偶合，破 坏聚合物原有的联结点。

3.2 加工助剂3、分类 (1)按化学组成分 邻苯二甲酸酯(综合型) 脂肪族二元酸酯(低温型) 磷酸酯类(阻燃型)

季戊四醇酯类(高温型)(2)按与聚合物的相容性分

主增塑剂： 次增塑剂：

增塑剂：树脂用量(重量)=1:1 特点：相容性好，能单独使用。 相容性差，最大重量比为 增塑剂：树脂用量(重量

)< 3:1, 不能单独使用，要与主增塑剂并用。 相容性极差，重量相容性< 20:1, 成本低，具有某些特殊性能。

增充剂：

3.2 加工助剂(3)按分子量分

聚合型：分子量在5000——10000之间的低聚物单体型： (4)按添加方式 外增塑型(添加型)、内增塑型(合成型) (5)按应用性能分 耐热、耐寒、耐水、无毒、阻燃等 200——500

3.2 加工助剂二、稳定剂1、关于塑料的老化(定义、形式)

老化：聚合物在热、力、氧、光、辐射等作用下，往往会产生活性中心，使大分子进一步发生一系列变化，造成大分子性能下降的现象。

实质： 断链、交联、分子链结构的变化、侧基的改变

判断大分子是否容易降解，从下面两个方面考虑：分子结构、杂质含量

3.2 加工助剂2、几种典型的稳定剂：(1)光稳定剂

3.2 加工助剂降解机理对大多数聚合物而言，光降解是由光能引发的自动氧化过程。假定P—H表示聚合物 引发：

P H P H hv

P O 2 POO

P H P Hhv

P H

POOH

PO

HO

3.2 加工助剂链增长

POO

PH POOH P

PO

PH POH P

HO

P H H 2O P

3.2 加工助剂链终止

H

PO

POH

2 POO

POOP O 2

P

P

P P

HO

H

H 2O

POO

P

POOP

3.2 加工助剂

∵ E=2.8589×104 / λ

λ—光波长

紫外光

λ=300nm λ=350nm λ=400nm λ=800nm

E=90.0千卡/mol E=81.4千卡/mol E=71.5千卡/mol E=35.7千卡/mol

可见光

化学键的键能一般为60—85千卡/克分子(10—40千卡/mol)

3.2 加工助剂化学键 C—C C—O C—H C—N C—S 键能 81 87 99 68 66 化学键 C—Cl C—F O—H N—H S—H 键能 78 119 110 84 87

∴ 紫外光和大部分可见光能破坏化学键。 而一般的降解是由占5%的紫外线引起的。

3.2 加工助剂

3.2 加工助剂作用机理

A.紫外线吸收剂：把受激的聚合物分子上的能量消去

A poly Q A Q*

*

Q hv '

A

*

Q A Q A Q hv "*

B.自由基捕获剂：把自由基→稳定

N O

P

N OP POO

N O

POOP

NH N O hv

即(稳定)

3.2 加工助剂(2)抗氧剂

聚合物氧化降解的机理：引发：

P H P H 02

P H

POOH PO

HO

P O 2 POOhv ,

P H P H

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