第2章 增塑剂.ppt

1 第二章增塑剂2 1增塑剂的概念2 2增塑剂的增塑原理2 3增塑剂的分类2 4增塑剂的性能与选用 2 增塑剂是高分子材料助剂中产销量最大的品类 对促进塑料工业特别是聚氯乙烯 PVC 工业的发展起着决定性作用 目前 增塑剂工业已发展成为以石油化工为基础 以邻苯二甲酸酯为核心的多品种 大生产的化工行业 3 2 1增塑剂的概念 1 增塑剂的基本功能2 增塑剂的基本理化性质特点3 增塑剂的基本化学结构特点4 增塑剂的主要应用领域 4 1 增塑剂的基本功能高分子材料 尤其像PVC这样的极性且分子结构规整性好的高分子材料 由于分子间力较强且结晶度较高 因此存在熔体粘度高 难加工 制品质地硬而脆因而用途受限的缺点 增塑剂是加入高分子材料时 可在不改变其基本化学特性的情况下 降低其熔体黏度 玻璃化转变温度和弹性摸量 从而可改进其加工性 并提高制品的柔软性和拉伸性能的物质 5 2 增塑剂的基本理化性质特点化学稳定性好 高沸点 难挥发 低粘度 与高分子基质有一定的相容性但不与其发生化学反应 因此 增塑剂绝大多数是高沸点的稳定油状有机液体 少数为低熔点有机固体物质 6 3 增塑剂的基本化学结构特点由极性基团和非极性基团结合构成 例如 7 4 增塑剂的主要应用领域增塑剂绝大部分用于生产各种软质PVC制品 如薄膜 凉拖鞋 软管 人造革 电缆料等 但也可用于几种其它类型高分子材料 例如 聚偏二氯乙烯 聚乙烯缩丁醛 聚乙酸乙烯 聚丙烯酸酯类 聚酰胺12和某些共聚聚酰胺 纤维素模塑混合物 8 2 2增塑剂的增塑原理 1 高分子材料中对抗塑化作用的因素2 增塑剂的增塑原理3 增塑剂的反增塑作用 9 2 3增塑剂的增塑原理 1 高分子材料中对抗塑化作用的因素 1 分子间力 2 结晶性由空间有规则的高分子链构成的高分子材料在适当条件下可以发生局部结晶 而结晶区比无定形区稳定 自由空间小 更难塑化 也就是说 要使高分子材料塑化 必须削弱其分子间力 并破坏结晶区 10 2 增塑剂的增塑原理关于增塑剂的增塑原理 历史上曾提出多种理论观点 目前被普遍接受的提法是 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被削弱的结果 即增塑剂分子插入到聚合物分子链之间 削弱了聚合物分子链间的作用力 结果增加了聚合物分子链的移动性 降低了聚合物的结晶度 从而使聚合物塑性增加 DOP对PVC增塑模式 11 3 增塑剂的反增塑作用当增塑剂的用量减少到一定程度后反而会引起高分子材料硬度增大 伸长率减小 冲击强度降低的现象 一般认为 反增塑作用的原因在于少量增塑剂使高分子链易于移动 促进了不定形区定向并结晶 12 2 2增塑剂的分类 1 按引入方式分类2 按相容性分类3 按适用性分类4 按化学结构分类 13 2 3增塑剂的分类 可从不同角度进行分类 1 按引入方式可分为内增塑剂和外增塑剂内增塑剂 以共聚或接枝的方式引入高分子材料的增塑剂 也可称 键合型增塑剂 其优点是物理持久性高 但存在难实施 适用性小等缺点 故不常用 外增塑剂 以添加的方式引入高分子材料的增塑剂 也可称 添加型增塑剂 其突出优点是便于灵活调整添加量而控制塑化程度 是常用的增塑剂 通常所说的增塑剂即指外增塑剂 14 2 按相容性可分为主增塑剂和辅助增塑剂主增塑剂 与基础高分子材料 树脂 生胶 相容性较好 其分子不仅能进入高分子材料的不定型区 而且能插入结晶区 也称 溶剂型增塑剂 可单独使用 辅助增塑剂 与基础高分子材料 树脂 生胶 相容性较差 其分子只能进入高分子材料的不定形区 而不能插入结晶区 只能与主增塑剂配合使用 不能单独使用 15 3 按适用性可分为通用型 高性能型和特殊增塑剂通用型增塑剂 GP 性价比合理 性能平衡性好因而适用性强的增塑剂 邻苯二甲酸酯类增塑剂是典型的通用型增塑剂 高性能型增塑剂 PP 能提供某一 某些特别优异性能的增塑剂 主要包括 强溶剂型 PP SS 增塑剂 能提供特别强的塑化性能 常用的主要是极性较强的特殊邻苯二甲酸酯 高芳香环含量的非邻苯二甲酸酯 如苯甲酸酯 磷酸三甲苯酯等 耐低温型 PP LT 增塑剂 能提供特别好耐等温性能 也称耐寒增塑剂 常用的主要是脂肪族二元酸酯类 低挥发型 PP LV 增塑剂 具有特别低的挥发性 也称耐热增塑剂 常用的主要是偏苯三酸酯和聚酯类 16 特殊型增塑剂 能提供某一 某些特殊性能的增塑剂 主要包括 低扩散型 SP LD 增塑剂 具有特别低的扩散性 也称耐久性增塑剂 常用的主要是聚酯类 热稳定型 SP Stab 增塑剂 兼具PVC辅助热稳定剂功能 常用的主要是环氧化合物类 阻燃型 SP FR 增塑剂 兼具阻燃剂功能 常用的主要是磷酸酯和和卤代烃类 17 4 按化学结构可分为 苯二甲酸酯类 包括邻 对 间苯二甲酸酯 脂肪族二元酸酯类 包括己二酸酯 壬二酸酯 癸二酸酯等 苯多酸酯类 包括偏苯三酸酯和均苯四酸酯 多元醇酯类 包括乙二醇等二元醇 丙三醇等三元醇及季戊四醇等四元醇的低级脂肪酸酯和苯甲酸酯 柠檬酸酯类 包括柠檬酸脂肪醇酯和乙酰柠檬酸脂肪醇酯 磷酸酯类 包括磷酸脂肪醇酯 磷酸酚酯 磷酸混合酯和含氯磷酸酯 聚酯类 二元酸与二元醇的缩聚物 环氧化合物 包括环氧化油 环氧脂肪酸酯等 其它 如氯代烃 苯甲酸单酯等 18 重要化学结构类型增塑剂的其它分类法归属 代表 属于 代表优 代表 一般 由上表可对重要化学结构类型增塑剂的性能特点及适应性获得概貌性了解 19 2 4增塑剂的性能与选用 1 理想增塑剂的性能要求2 实际增塑剂的性能特点与选用 20 2 4增塑剂的性能与选用 1 理想增塑剂的性能要求增塑效率高 相容性好 自身 稳定性高 物挥发性低 不迁移 不析出 耐抽出 耐寒 耐微生物 阻燃 无毒 无味 无臭 无色 无污染性 价格低廉 等等 2 实际增塑剂的性能特点与选用实际增塑剂的性能均存在美中不足 因此 必须根据特定制品的性能和成本要求进行选择应用 显然 要成为增塑剂选用高手 单凭本课程所学是不充分的 还要求对不同