助剂选伦作业.doc

学号： 1104240232 助剂选论课程综述2013 2014学年 春 学期学 院：材料科学与工程学院 专业班级：高分子11-02班 姓 名：蒋晓威 成 绩： 材料加工助剂原理及应用的综述 一、塑料加工助剂的综述1. 塑料加工助剂的定义： 指在塑料加工中所需要的辅助化学品，用以改善塑料加工工艺和改善塑料制品的某种特性，其用量少，作用甚大，已经成为塑料工业的重要组成部分。2. 塑料加工助剂的分类：工艺加工助剂和功能性加工助剂。工艺加工助剂分为加工稳定剂和加工助剂；功能性加工助剂分为稳定剂和改色剂。3. 塑料加工助剂的发展趋势：我国塑料助剂生产现状与发展趋势塑料助剂是塑料工业重要的辅助原料，一般按其使用功能分为增塑剂、阻 燃剂、抗氧剂、光稳定剂、热稳定剂、发泡剂、加工及抗冲击改性剂、偶联剂 等。我国塑料助剂工业经过40余年的发展，形成了完善的生产、销售和研究开 发体系。尤其是近年来我国塑料工业的快速发展，刺激和推动了塑料助剂的生 产与发展，促进了其生产技术、产量、质量的提高及产品结构的调整。我国增塑剂与发达国家相比存在很大差距。一是规模不经济，布局分散， 缺乏市场竞争力。二是产品结构不尽合理，尤其是磷酸酯类、环氧酯类、二元酸酯类、聚酯类增塑剂在国外已大量使用，而我国则刚刚起步。三是各类产品内在品质差，原材料消耗高，环境污染严重。我国增塑剂行业在今后要加快产品结构调整速度，在原材料和靠近市场的地区建设或扩建经济规模的生产装置，增强市场竞争力。为了提高塑料制品的特殊性能，磷酸酯类、环氧酯类、脂肪酸酯类、聚酯类、偏三酸酯类增塑剂的市场份额会快速增加，应加快发展，建议建设万吨级规模的专用型增塑剂生产装置。阻燃剂目前阻燃剂已成为塑料加工助剂中仅次于增塑剂的第二大品种，目前主要使用的阻燃剂类别有氯系、溴系、磷及卤化磷系、无机系等。 目前我国阻燃剂仍以有机卤素类为主，其中氯系所占比例过大，与国外相比有很大差距。溴系阻燃剂在相当长时间内将是我国阻燃剂的主导品种。2、 有机高分子材料助剂1. 材料的增塑剂综述（1） 增塑剂的定义：塑化剂（增塑剂）是一种高分子材料助剂，也是环境雌激素中的酞酸酯类（PAEs phthalates），其种类繁多，最常见的品种是DEHP（商业名称DOP）。DEHP化学名叫邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯，是一种无色、无味液体，工业上应用广泛。（2）增塑剂的分类：塑化剂从化学结构分类有脂肪族二元酸酯类、苯二甲酸酯类（包括邻苯二甲酸酯类、对苯二甲酸酯类）、苯多酸酯类、苯甲酸酯类、多元醇酯类、氯化烃类、环氧类、柠檬酸酯类、聚酯类等多种。（3）增塑剂成分和性质：.邻苯二甲酸酯类（Phthalate Esters, PAEs）是邻苯二甲酸(Phthalate acid)的酯化衍生物，是最常见的塑化剂。邻苯二甲酸酯类在日常及工业上被广泛使用，以邻苯二甲酸二（2-乙基己）酯（DEHP）为最大宗，占塑化剂产量的四分之三，其次是邻苯二甲酸二丁酯（DBP）。邻苯二甲酸酯塑化剂是具些许芳香气味或无气味的无色液体，中等黏度、高稳定性、低挥发性、成本低廉、低水溶解度，但易溶于多数有机溶剂中。（4）增塑剂的增塑原理：增塑剂分为内增塑剂和外增塑剂。a.内增塑：以异种单体分子进行嵌段共聚或接枝共聚，从而降低分子间的引力，如氯乙烯和醋酸乙烯共聚。b.外增塑：借助于某些具有溶剂化能力的低分子物质，掺入到树脂分子间，增大分子间的距离，以达到降低树脂分子间引力，增塑的结果是分子间的引力降低，使被增塑的树脂变得柔软，同时降低树脂加工温度。 高分子材料的增塑，是由于材料中高聚物分子链间聚集作用的削弱而造成的。增塑剂分子插入到聚合物分子链间，削弱了聚合物分子链间的引力，结果增加了聚合物分子链的移动性，降低了聚合物分子链的结晶度，从而使聚合物的塑性增加。当聚合物中加入增塑剂时，在聚合物增塑剂体系中，存在着如下几种作用力： a、聚合物分子与聚合物分子间的作用力(I)； b、增塑剂本身分子间的作用力(II)； c、增塑剂与聚合物分子间的作用力(III)。 若是非极性聚合物，则(I)小，增塑剂易插入其间，并能增大聚合物分子间距离，削弱分子间作用力，起到很好的增塑作用；反之，若是极性聚合物，则(I)大，增塑剂不易插入。需通过选用带极性基团的增塑剂，让其极性基团与聚合物的极性基团作用，代替聚合物极性分子间作用，使(III)增大，从而削弱大分子间的作用力，达到增塑的目的。(5)增塑剂的主要作用:削弱聚合物分子间的范德华力，增加聚合物分子链的移动性，降低聚合物分子链的结晶性，亦即增加塑料的塑性。塑料的伸长率、曲挠性和柔韧性都得到提高，而硬度、模量、软化温度和脆化温度都下降。2. 材料增韧剂的综述（1） 材料增韧剂定义：是指能增加胶黏剂膜层柔韧性的物质。某些热固性树脂胶黏剂，如环氧树脂、酚醛树脂和不饱和聚酯树脂胶黏剂固化后伸长率低，脆性较大，当粘接部位承受外力时很容易产生裂纹，并迅速扩展，导致胶层开裂，不耐疲劳，不能作为结构粘接之用。因此，必须设法降低脆性，增大韧性，提高承载强度。凡能减低脆性，增加韧性，而又不影响胶黏剂其他主要性能的物质称为增韧剂。增韧剂一般都含有活性基团，能与树脂发生化学反应，固化后不完全相容，有时还要分相，会获得较理想的增韧效果，使热变形温度不变或下降甚微，而抗冲击性能又明显改善。一些低分子液体或称之为增塑剂之物加入树脂之中，虽然也能降低脆性，但刚性、强度、热变形温度却大幅度下降，不能满足结构粘接要求，因此，增塑剂与增韧剂是完全不同的。（2） 增韧机理：不同类型的增韧剂，有着不同的增韧机理。液体聚硫橡胶可与环氧树脂反应，引入一部分柔性链段，降低环氧树脂模量，提高了韧性，却牺牲了耐热性。液体丁腈橡胶作为环氧树脂的增韧剂，室温固化时几乎无增韧效果，粘接强度反而下降；只有中高温固化体系，增韧与粘接效果较明显。端羧基液体丁腈橡胶增韧环氧树脂，固化前相容，固化后分相，形成“海岛结构”，既能吸收冲击能量，又基本不降低耐热性。T一99多功能环氧固化剂固化环氧树脂使交联结构中引进了柔性链段，不产生分相结构，在提高韧性的同时基本不降低耐热性。（3） 选用原则：根据树脂的类型和胶黏剂的用途选择恰当的增韧剂，才会获得良好的综合性能。（4）增韧剂分类：可分为橡胶类增韧剂和热塑性弹性体类增韧剂：a. 橡胶类增韧剂 该类增韧剂的品种主要有液体聚硫橡胶、液体聚丁二烯橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶及丁苯橡胶等。b.热塑性弹性体 热塑性弹性体是一类在常温下显示橡胶弹性、在高温下又能塑化成型的合成材料。因此，这类聚合物兼有橡胶和热塑性塑料的特点，它既可以作为复合材料的增韧剂，又可以作为复合材料的基体材料。这类材料主要包括聚氨酯类、苯乙烯类、聚烯烃类、聚酯类、间规1，2-聚丁二烯类和聚酰胺类等产品，目前作为复合材料的增韧剂用得较多的是苯乙烯类和聚烯烃类。c.其它增韧剂 适用于复合材料的其它增韧剂还有低分子聚酰胺和低分子的非活性增韧剂，如苯二甲酸酯类。对于非活性的增韧剂也可称为增塑剂，它不参与树脂的固化反应。3. 增强剂的综述(1) 定义：塑料增强剂又称增强材料，是指添加到树脂中能与树脂紧密地结合，并使制品的机械力学性能显著提高的物质。(2) 型号分类：DH-1增强剂、DH-2增强剂、DH-3增强剂、DH-4增强剂。水泥增强剂。4. 稳定剂的综述（1） 定义：能增加溶液、胶体、固体、混合物的稳定性能化学物都叫稳定剂。它可以减慢反应，保持化学平衡，降低表面张力,防止光、热分解或氧化分解等作用。广义的化学稳定剂来源非常广泛，主要根据配方设计者的设计目的，可以灵活的使用任何化学物以达到产品品质稳定的目的。 狭义地讲，主要是指保持高聚物塑料、橡胶、合成纤维等稳定，防止其分解、老化的试剂。（2） 分类：铅盐类和复合类（3） 综述：金属皂及助剂在溶剂有较大的溶解度；低挥发性、高闪点、低黏度、无色或浅色、无异味、无毒或低毒。例如液体石蜡、白油、柴油、锭子油等矿物油作溶剂。值得注意的是，部分溶剂存在多环芳烃，根据德国食品和商品法（LMBG）第30节的相关规定，PAH 总量的最大允许限量是10mg/kg（10PPM），BaP苯并（a）芘的最大允许限量是1mg/kg（1PPM），欧盟一些国家也准备采用此标准。辅助稳定剂本身并不具备热稳定功能，但是它能改善稳定效率，因为没有镉单组分辅助，主要的亚磷酸酯类、环氧化合物和酚类抗氧化剂、-二酮等辅助物质就显的尤为重要。5. 有机高分子材料助剂的发展趋势我国助剂工业起步较晚, 发展迟缓, 难以适应目前的发展趋势, 必须借助行业发展, 探索一条具有中国特色的助剂工业之路。在消化、吸收、仿制国外先进品种和技术的基础上, 针对不同行业要求和特点, 开发出高效、多功能、复合化、低(无)毒、低(无) 污染、专用化的助剂品种, 提高规模化生产和管理能力, 改变目前助剂行业规模小、品种少、性能老化且雷同、针对性(专用性) 差、性能价格比明显低于国外同类产品、创新能力低下、污染严重、无序竞争的局面, 创造一个投入产出比明显高于其他化工产品的新产业。任何技术的发展都离不开创新, 传统助剂的技术改进、研发思路的转变以及新技术、新理论的不断涌现,都给我们的助剂产业带来了勃勃生机,这大大增强了我国助剂企业的自信心, 赶超先进发达国家的水平也不再是一种奢望,新型助剂的出现,必将使我国的助剂产业步入一个新的时代。3、 无机阻燃助剂1.无机阻燃剂：无机阻燃剂耐高温溶液，加入超微无机金属氧化物精细加工而组成，耐温可达1700，涂料完全透明，在常温和高温下无任何气味，无机阻燃剂涂刷后涂膜影不响物体的本来颜色，志盛无机阻燃剂涂刷在无机的材质基体上，能与物体表面形成互穿网络结构，附着力好，具有一定的隔热、防氧化、防腐、阻燃防火的保护作用，延长基体的使用寿命，节能环保。添加于聚合物配方中，具有阻燃、协效阻燃或抑烟功能的 无机化合物。 2.无机阻燃剂的原理：受热分解时释放出结晶水。这是个强吸热反应，吸热量很大，可起到冷却聚合物的作用，同时反应产生的水蒸气可以稀释可燃气体，抑制燃烧的蔓延，且新生的耐火金属氧化物(Al2O3、MgO)具有较高的活性，它会催化聚合物的热氧交联反应，在聚合物表面形成一层炭化膜，炭化膜会减弱燃烧时的传热、传质效应，从而起到阻燃的作用。另外，此类氧化物还能吸附烟尘颗粒，起到抑烟作用。氢氧化物阻燃剂还具有抗熔滴，促炭化，不挥发，不渗出，能长期保留在聚合物中等功效。但是氢氧化物的阻燃效果与其添加量有密切关系，聚合物阻燃性随加入量的增加而迅速增加，氧指数在26以上属难燃材料，但高加入量必将影响基材的加工性能和力学性能，材料的相容性也会大大降低。 3.主要类型：氢氧化铝阻燃剂，氢氧化镁阻燃剂，红磷阻燃剂，不使用含氯、溴等卤素的阻燃剂。4.无机非金