高分子材料加工助剂.doc

高分子材料加工助剂习题解答一、助剂按其作用分可分为哪几类？答：1.稳定化助剂：这类助剂的功用是防止或延缓聚合物在贮存、加工和使用过程中的老化变质，所以也可以称为“防老剂”或“稳定剂”。由于引起老化的因素很多，有氧、光热、微生物、高能辐射和机械疲劳等，老化机理各不相同，所以稳定化助剂的类别也很多。其中有些助剂兼具几种作用，但没有一种“万能”的稳定剂，为了达到良好的防老化效果，各类稳定化助剂常常是配合使用的。常用的稳定化助剂有抗氧剂、光稳定剂、热稳定剂、防腐剂等。2.改善机械性能的助剂：这类助剂的功能是改善聚合物材料的某些机械性能，如抗张强度、硬度、刚性、变形性、冲击强度等，具有这种作用的助剂包括聚合物的硫化（交联)体系所用的各类助剂、补强剂、填充剂、偶联剂、抗冲击剂等，3.改善加工性能的助剂：这类助剂包括润滑剂、脱模剂、塑解剂、软化剂等，4.柔软化和轻质化的助剂：(1）增塑剂：绝大部分用于聚氯乙烯，是产量和消耗量最大的一类助剂。(2)发泡剂：发泡剂包括物理发泡剂和化学发泡剂两大类，其中以化学应用最广。主要用于泡沫塑料、合成木材、海绵橡胶制品的制造。5.改进表面性和外观的助剂：这类助剂包括润滑剂、抗静电剂、防雾滴剂等。6.难燃化的助剂：随在塑料在建筑、航空、汽车、电器等方面应用的迅速扩大,对难燃塑料的需求急剧增长。“难燃”包含不燃和阻燃两个概念，目前使用的难燃化助剂主要是指阻燃剂。近年来又发现许多聚合物燃烧时能产生大量使人窒息性的烟雾，因而作为阻燃剂的一个分支，又发展为新的助剂一烟雾抑制剂。二、如何选用助剂？综合考虑哪些因素？答:1.助剂与聚合物的配伍性助剂应与聚合物匹配，这是选用助剂时首先要考虑的问题，助剂与聚合物的配伍性，包括它们之间的相容性以及在稳定性方面的相互影响。一般地说,助剂必须长期、稳定、均匀地存在于制品中，才能发挥其应有的效能，所以通常要求所选择的助剂与聚合物要有良好的相容性。如果相容性不好，助剂就容易析出，固体助剂的析出,俗称为“喷霜”，液体助剂的析出，则称作“渗出”或“出汗”，助剂析出后不仅失去作用，而且影响制品的外观和手感。2.助剂的耐久性这也是选用助剂时必须着重考虑的一个问题。助剂的损失主要通过三条途径：挥发、抽出和迁移。挥发性大小取决于助剂本身的结构。抽出性与助剂在不同介质中的溶解度直接相关，要根据制品的使用环境来选择适当的助剂品种，迁移是指助剂由制品中向邻近物品的转移，其可能性大小与助剂在不同聚合物中的溶解度相关。3.助剂对加工条件的适应性某些聚合物的加工条件比较苛刻，如加工温度高、时间长，因此必须考虑助剂能否适应。同一种聚合物由于加工成型的方法不同，所需要的助剂,也可能有所不同，加工条件对助剂的要求，最主要的是耐热性，即要求助剂在加工温度下不分解、不易挥发和升华。此外还要注意助剂对加工设备和模具可能产生的腐蚀作用。4.制品用途对助剂的制约助剂的选择常常受到制品最终用途的制约.这是选用助剂的重要依据。不同用途的产品对助剂的外观、颜色、气味、污染性、耐久性、电性能、热性能、耐候性、毒性等都有一定的要求。选用助剂时未考虑制品用途的制约。5.助剂配合中的协同作用和相抗作用一种聚合物常常同时使用多种助剂，这些助剂同处于一个聚合物体系象，彼此之间有所影响。如果配合得当，不同助剂之间常常会有相互增效，即起到所谓的“协同作用” 。在设计聚合物配方时，应尽量选用一些能产生协同作用的助剂。配方选择不当， 有可能产生助剂之间的“相抗作用”。相抗作用是协同作用的反面，会彼此削弱各种助剂原有的效能。另外还应注意不同助剂可能发生化学反应或引起变色等不良后果。三、对增塑剂的性能要求有哪些？答：（1）高聚物的柔软温度降低，在使用温度范围内，使髙聚物具有柔软性以及弹性、粘着性等特性，从而改善制品的性能。（2）.高聚物的熔融温度或熔融粘度降低，使之易于加工成型。从全面的性能来说，一个理想的增塑剂应满足以下的条件； （1）与高聚物(如树脂、橡胶等)的相容性好. （2）增塑效果大。（3）耐热、耐光性能好。（4）耐寒性好。（5）耐候性好。（6)迁移性好。（7）挥发性好。 （3）（8）耐水、耐油、轍溶剂。（9）耐燃性好。(10)耐菌性好。（11）绝缘性能好。(12)无色、无味、无臭、无毒（13）价廉易得。四、对抗塑化作用的主要因素有哪些？答:1.聚合物的分子间力髙聚物的大分子链，由于互相吸引的作用，使得它们强烈地聚集在一起,这种吸引力，对非极性高分子来说，主要表现为色散力：对极性高分子来说主要表现，除色散力外，还有偶极引力。由于这些引力的存在，对大分子链运动会有防作用，结果使得高聚物保持较硬状态，而难以变形。因此，聚合物的分子间力是对抗塑化作用的主要因素之一。要使高聚物易于加工成型，或使其具有柔软性，首先必须设法使高聚物大分子链，的引力减弱，或者说，必须削弱大分子链间的聚集作用。2.聚合物的结晶度空间有规结构的聚合物的分子链在适当的条件下能够结晶，即链状分子从卷绕的和杂乱的状态变成紧密折叠成行的有规则状态。在一般条件下,工业生产的聚合物不可能是完全结晶的，而往往是由结晶散插在无定形区域构成的。显然，増塑剂的分子插入结晶区域要比插入无定形区域困难得多，因为在结晶区域,聚合物链与链之间的自由空间最小。所以说，聚合物的结晶度也是影响塑化作用的因素,五、举例说明增塑剂的塑化作用机理答：塑化作用机理，可以用邻苯二甲酸酯类塑化聚氯乙烯作为不说明。聚氯乙烯由于氯原子存在，使聚氯乙烯分子链间具有较强的偶极引力，但在加热的情况下，由于分子链热运动加剧，分子链间相互吸引力减弱，距离增大，这时增塑剂就可以加入到聚氯乙烯分子链与分子链之间。如果增塑剂分子中含有极性基团与非极性部分,则此极性基团与聚氯乙烯分子链上的部分发生偶极吸引力，这样，在冷却后 ，增塑剂分子仍可停留在聚氯乙烯中原来的位置，增塑剂的非极性部分，可将聚氯乙烯分子链隔开，增大它们之间的距离，减弱分子链间的吸引力，使聚氯乙烯分子链的运动较容易，结果就会导致聚氯乙烯一系列的物理机械性能的改变。例如：降低高聚物链间的聚集力、刚度,增加了柔软性、可塑性，以及降低高聚物的熔融粘度与流动温度。这样就可起到调节性能易于加工的作用六、性能良好的增塑剂分子结构应该具有的条件是什么？答：（1）分子量在300500左右 （2）具有2-3个极性强的极性基团 （3）非极性部分和极性部分保持一定的比例 （4）分子形状成直链状，少分枝。七、高分子材料老化有哪几种表现？答：（1）外观的变化：如表面的变暗、变色、出现斑点、变粘、变形、裂纹、脆化、长霉等。（2）物理及化学性能的变化：如溶解性、熔融指数、玻璃化温度、流变性、耐热性及耐寒性、折射率、比重、羰基含量的变化。（3）机械性能变化：如抗张强度、伸长率、抗冲击强度、疲功强度、硬度变化等。（4）电性能变化：如绝缘电阻、介电常数、击穿电压的变化。八、作为高分子聚合物使用的抗氧剂应当满足什么要求？答：（1）有优越的抗氧性能；（2）与聚合物相溶性好，并且在加工温度下稳定;(3)不影响聚合物的其他性能，也不和其他化学助剂进行不利的反应：（4）不变色， 污染性小并有无毒或低毒.九、按自由基的理论写出聚合物的氧化过程？答：1.链的引发髙分子RH受到热和氧化作用后，在髙分子结构的“弱点”处(如支链、以链等）产生自由基。RHR+H (1)RH+R+OOH (2)2链的传递和增长自由基R在氧存在下，自动氧化成过氧化自由基ROO和大分子过氧化氢。R +R+ROO (3)ROO+RHR+ROOH (4)大分子过氧化氢又分解为链自由基ROOHRO+ OH （5）ROOHRO+H 2O （6）3.链终止 大分子自由基相结合而终止链反应。 R+RR-R (7)R+OORROORROO+OORROOR+ O (8)十、有效的抗氧剂应具有的结构是什么?答：(1)具有这样的氢原子，在苯环的邻对位上引进一个给电子基团(如烷基、烷氧基),则可以使胺类、酚类抗氣氧基N-H 、O-H键的极性减弱，更容易释放出氢原子，从而提高链的终止反应的能力。（2）抗氧剂自由基的活性要低，以减少对高分子链引发的可能性，但又可能参加链终止反应。（3）随着抗氧剂分子中共轭体系增大，抗氧剂的效果提高，因为共轭体系增大,自由基独电子的离域程度就越大，这种自由基就越稳定，而不致成为引发自由基。（4）抗氧剂本身应该是最难氧化，否则它自身受氧化作用而破坏，起不到应有的作用。（5）对酚类抗氧剂来说，由于邻位取代基数目增加及其分支增加，增大突间阻碍效应，就可以使酚氧自由基受到相邻大基团保护，降低了受氧袭击而发生反应的几率，即提高酚氧自由基的稳定性，从而提高其抗氧性能。此外，高分子材料常在较高温度下加工成型，抗氧剂 的挥发性大，消耗就大，因此常用提高抗氧剂分子量的办法提高沸点，降低在高温下的挥发度。增大分子量，一是增大取代基；二是增加芳环个数。因此常见的抗氧剂，都是分子量较大、结构复杂的。抗氧剂还要与高分子化合物有良好的相溶性，在髙分子材料中分散性也要好。十一、链终止型抗氧剂的作用机理是什么？答：链终止型抗氧剂与自由基R、RO2的反应，中断了自动氧化的链增长。以AH表示链终止剂。则它能与活性自由基R 、ROO等结合，生成稳定的化合或低活性自由基，从而阻止了链的传递与增长。R+AHRH+ARO+AHROOH+A A为活性低的自由基RO+AH ROOH+R 必须是上述反应中，反应速率常数K1 和k2大于K3 ，才能有效地阻止链增长反应。一般认为，消除过氧自由基RO2是阻止高聚物降解的关键，因为消除RO2可以抑制氢过氧化物的生成。链终止型抗氧剂作用机理又可分为三类：（1）自由基捕获体自由基捕获体能与自由基反应使之不再进行引发反应，或由于它的加入而使自动氧化反应稳定化。前者如炭黑，醌、某些多核芳烃和一些稳定的自由基等，后者多为一些稳定的自由基，当与R 反应而终止动力学链。某些酚类化合物作为抗氧剂时，能产生ArO2自由基，且有捕集RO2等自由基的作用。 (Ar为芳基)（2）电子给予体由于给出电子而使自由基消失，例如，变价金属在某种条件下，具有抑制氧化的作用。 (3) 氢给予体 这类抗氧剂如一些具有反应性的仲芳胺和受阻酚化合物，它们可以与聚合物竞争自由基，从而降低了聚合物的自动氧化反应速度。 (链转移) （1） (2) 又： (链转移) (3) (4) 上述反应中，（1）、（3）式为仲芳胺和受阻酚抗氧剂的氢转移反应，（2）、（4）为比较稳定的自由基ArO2或ArO捕获自由基RO2，使反应动力学链终止。显然，这种情况只能在聚合物与自由基反应速度小于ArO2或ArO捕获自由基RO2的速度时才实现。十二、什么是反应型抗氧剂？高分子抗氧剂？答：反应型抗氧剂是为了解决有机溶剂和水对抗氧剂的抽出而设计的。这类抗氧剂大多是胺类或酚类抗氧剂分子中，接上反应活性基团。在高分子材料加工过程中，此反应活性基团可与高聚物以化学键的形式，结合在大分子链上，从而带来不挥发、不抽出、不污染和抗氧效果持续等特性，这类抗氧剂又叫永久性抗氧剂。属于这一类的抗氧剂有：芳香族亚硝基化合物、马来酰亚胺衍生物、烯丙基取代酚衍生物以及丙烯酸酯衍生物等。 如果将低分子抗氧剂先接在大分子链上，则形成高分子抗氧剂。这种抗氧剂由于它本身是高聚物，所以不挥发也不抽出。十三、选用抗氧剂因考虑因素有哪些？答：选用抗氧剂时，除了抗氧剂本身的性质外，还需要考虑到其他的外界影响因素。首先，高聚物的化学结构决定了它对大气中氧的敏感性。例如，丁基橡胶和三元丙胶等低不饱和度橡胶具有较好的耐氧化性，而多数二烯类橡胶则对氧敏感。分子量分布广和带支链结构聚合物易被氧化。温度升高会导致氧化加速，载重汽车轮胎在运行中生热，使其经常处在100左右的温度，因而加快了老化。合成橡胶比天然橡胶更易生热。此外，还有因疲劳应力而引起的机械破坏（如产生裂纹等），这些情况都要选用耐高温的抗氧剂。此外，还是考虑臭氧，尽管浓度较低，但对塑料和橡胶影响较大，臭氧主要是攻击高聚物分子中的双键，生成稳定的过氧化物，是材料性能降低，因而需采用抗臭氧剂或进行表面的物理防护。十四、举例说明什么是协同效应、对抗效应？答：当两种或两种以上的抗氧剂进行配合使用时，其总效应大于单独使用时各个效应之和称协同效应，反之则称为对抗效应。例如胺类或酚类链终止型抗氧剂与预防型过氧化物分解剂配合使用可以提高聚合物抗热老化的性质，它们之间有协同效应。而受阻酚与炭黑在聚乙烯中配合使用时，由于炭黑对酚的直接氧化产生催化作用而使酚的抗氧能力下降，它们之间存在着对抗作用。十五、为什么聚乙烯制品配方中必须使用热稳定剂答：因为聚氯乙烯是一种极性高分子，分子链间的吸引力很强，必须加热至160以上才能塑化成型，但聚氯乙烯一般加热到120130就要分解，产生氯化氢。加工温度比分解温度还高，这是聚氯乙烯用作合成材料的一个难题，为此，就需应用热稳定剂。十六、热稳定剂的作用机理是什么？答：在聚氯乙烯分子链中，由于氯原子的电负性，引起了邻位亚甲基上氢原子带有部分正电荷，这样的结构，一旦受热时，可以脱去一分子HCl，而形成一种“烯丙基氯”结构。或者聚氯乙烯的正规结构是比较稳定的，但由于聚合过程中，因链迁移和其他关系，在聚氯乙烯分子中，本来就含有少量烯丙基氯。由于烯丙基结构的特殊,在形成正离子或自由基时，都因共轭而比较稳定，所以烯丙基上的氯原子相当活泼，无论是粒子型反应，还是自由基反应，都容易进行。由于烯丙基的活泼性，在受热的情况下，它容易和邻近的亚甲基上的氢原子共同脱去一分子氯化氢，这样，在聚氯乙烯的大分子链上，就会形成共轭双键，而且这种反应可以继续下去，结果形成共轭“聚烯结构”。从聚氯乙烯分解出来的HCl对脱HCl起催化作用。因此，聚氯乙烯分解脱氯化氢反应一旦开始，就会自动进行下去。所生成的聚烯结构中的共轭双键的数目，如果平均超过十个，聚氯乙烯开始发黄。同时在受热的情况下，聚烯结构易被氧化，生成能够吸收紫外光的羰基化合物。并导致进一步的氧化降解，结果将使颜色变深，物理结构性能下降。十七、热稳定剂应具有什么功能？答：（1）结合脱出的HCL,终止其自动催化作用。 （2）置换分子中的活泼氯原子（即烯丙基氯原子）抑制脱氯化氢反应。 （3）能与聚烯结构进行双键加成反应，清除或减少制品的变色和颜色加深。 （4）防止聚烯结构的氧化。十八、耐热性的试验方法有哪几种？答：（1）试管法：把PVC粉末和稳定剂等混合装入试管，置于恒温油浴中加热，观察变色情况及氯化氢发生情况。 （2）热烘法：把PVC粉末和稳定剂等在双辊机上混炼作成试片，然后将试片放在热老化箱中恒温加热，观察期变色情况并测试其机械强度。 （3）热压法：将像(2)那样作成的试片在热压机上加热老化，观察其变色情况并测试其机械强度等。（4）辊式发：将PVC粉末和稳定剂等在双辊机上进行长时间的混炼，观察其变色情况并测试其机械强度等。（5）塑化法：用塑化仪进行混炼，根据抗混炼扭矩值的变化，得知其老化程度并观察其颜色变化。十九、给出三种PVC制品的配方答：1、硬质注射制品 PVC （800） 100 三盐基硫酸铅 2硬脂酸铅 11.2硬脂酸镉 0.40.6硬脂酸钡 0.30.4月桂酸有机锡 0.51着色剂 适量2、农用薄膜 PVC 100 DOP 37 DOS 10 环氧脂 3 硬脂酸钡 1.5 硬脂酸镉 1.2 硬脂酸锌 0.2 合剂 1 双酚A 0.2 六磷胺 5三嗪5光稳定剂 0.33、鞋用泡沫人造油（白色） PVC 100 DOP 45 DBP 10 环氧大豆油 5硬脂酸钙 0.5硬脂酸锌 0.8硬脂酸钡 0.5月桂酸有机锡 1发泡剂AC 3钛白粉 适量二十、光稳定剂按其作用机理可分为哪几类？ 答：（1）光屏蔽剂； （2）紫外线吸收剂； （3）猝贝剂；（4）自由基捕获基。二十一、作为有价值的光稳定剂应具备的条件是什么？答：（1）能强烈吸收290400毫微米波长范围的紫外光或能有效地猝贝激发态分子的能量或具有足够的捕获自由基的能力。（2）热稳定性良好，即在加工或使用时不应受热而变化，热挥发损失小。（3）与聚合物相容性好，在加工时不喷霜，不渗出。（4）具有良好的光稳定性，即在长期暴晒下不遭破坏。（5）化学稳定性好，不与材料中其他组分发生不利反应。（6）不污染制品。（7）无毒或低毒。（8）耐抽出，耐水解性优良。（9）价廉。二十二、写出聚合物分子吸收光量子后，光物理过程。答：光物理过程是指分子吸收光量子后，能态变化的过程。被光激发的分子A*能通过三种途径回到基态（A*）。A* AO +hvA* AO+热能A* AO+ B*当高分子吸收光量子后，分子由基态S0激发成最低激发单线态S1或更高激发的单线S2。被激发的分子又可能通过三种途径回到基态。即（1）发射荧光回到基态，或内部先过渡到三线态T1，然后发出磷光回到基态：（2）将能量以热能的形式传递给其他分子而加到基态；（3）能量转移给能量转移剂回到基态。总之，光物理过程将大部分被吸收的能量转化成为对高分子无害的热能和波长较长的光。二十三、光稳定剂按作用机理可分为哪几类？答：1、光屏蔽剂光屏蔽剂一般指能够反射和吸收紫外光的物质，在聚合材料中加入光屏蔽剂，可使制品屏蔽紫外光波，减少紫外线的透射作用，从而使其内部不受紫外光的危害，通常作为光屏蔽剂的多是一些无机颜料，还包括炭黑。2紫外线吸收剂 紫外线吸收剂是目前最普通使用的光稳定剂，它们是一类能够强烈地选择性地吸收高能量的紫外光，并进行能量转换，以热能形式或无害的低能辐射将能量释放或消耗的物质，在工业上大量使用的紫外线吸收剂主要是二苯甲酮类和苯并三唑类。 3猝灭剂 猝灭剂主要的是镍的有机络合物，它不同于紫外线吸收剂，它并不强烈地吸收紫外线，也不象紫外线吸收剂那样通过分子内的结构变化转移能量，而是通过分子间的过程转移能量，它能迅速而有效地激发态分子“猝贝”，使其回到基态，从而达到保护高分子材料，使其免受紫外线破坏的作用。 4自由捕获剂 自由捕获剂是近年来新开发的一类具有空间位阻效应的呱啶衍生物光稳定剂，简称受阻胺类光稳定剂，此类化合物几乎不吸收紫外光，但通过捕获自由基，分解过氧化物，传递激发态能量多种途径，赋予聚合物以高度的光稳定性。 二十四紫外线吸收剂的作用机理什么？ 答：紫外线吸收剂犹如一面滤光镜，能强烈地吸收290400波光的紫外光，从而保护了高分子，在紫外光吸收剂（取代丙烯腈除外）中，结构上的一个共同点，就是酚羟基的邻位上有一个接受氢原子的基团，他们能形成分子内部氢键。一般认为，这些吸收剂所吸收的紫外线能量是通过氢键的形式而转变为无毒的热能的。例如：以邻羟基二苯甲酮为例，可以解释如下，由于邻位羟基与羰基形成分子内氢键，从而进行烯醇式酮式互变异构。基态烯醇式在不受光时是鼻尖稳定的，而酮式则在受光时较为稳定。当他们受到紫外线照射时，吸收紫外光而被激发成过渡态，迅速转变成酮式。当照射停止时，就放出热能，又转变成烯醇式，这样，就避免了因紫外线照射而破坏了高分子结构。在烯醇式酮式互变异构中，关键在于H键。即H键较强，烯醇式酸性较大时，对互变异构比较有利，苯环上有烷基或烷氧基取代时，对互变异构有利。二十五作为塑料用的阻燃剂因具备的条件是什么？答(1).阻燃剂不损害塑料的物理机械性能，即塑料经阻燃加工后，其原来的物理机械性能不变换，特别是不降低热变形温度，机械强度和电器特性。（2）.阻燃剂的额分解温度需适应进行阻燃加工塑料的需要。因为阻燃剂必须在塑料热分解时急速分解以发挥其阻燃效果，所以热稳定性不好的化合物不适宜做阻燃剂，但是阻燃剂有塑料成型加工时；本能发生热分解，否则分解产生的气体会污染操作环境和使产品变色。（3）具备耐候性。（4）具有持久性，进行阻燃加工的塑料制品都是准备长期使用的物品。所以阻燃效果不能在制品使用期中消失。（5）价格低廉，随着阻燃剂性剂晶中的添加量有增多的倾向，因而廉价就显得十分重要了，当然在特殊场合，即使价格昂贵也不得不用。二十六、如何理解聚合物的燃烧过程？答：燃料、氧和温度是燃烧过程的三要素，燃烧过程是一个非常复杂的急剧的氧化过程。在空气中，由于外部热源（火源）使聚合物被加热而导致聚合物降解，产生挥发性的可燃物及其热裂解物，根据这些挥发可燃气体燃烧性的差异，以及它们增值速度的不同，在外部热源的继续作用下，达到某一温度时聚合物就会着起火来，聚合物燃烧所放出的一部分热量通过传导、辐射和对流等途径又被正在降解的聚合物所吸收，于是发挥出更多的可燃性产物。如果燃烧着的聚合物能充分吸收自己燃烧时所放出的热量。即使移去最初的热源之后，聚合物仍然继续燃烧，另一方面，在燃烧过程中火焰周围的空气会发生急剧的扰动，增加了可燃性挥发物在空气的混合速度，因此在实际着火情况下，在一令非常短的时间里就会使火焰翘速传播而引起一场大火，这个过程可用下图表示，CO+HO+热量热解产物聚合物+热量挥发性可燃物（同时还生成不挥发性凝聚产物以及挥发性不燃物）聚合物的燃烧性(或燃烧速度)取决于热裂解气体产生速度、热裂解气体和氧的混合速度、热裂解气体与氧的反应速度和燃烧着的聚合物吸收自己燃烧时所放出的热量的速度，而这些又与聚合物本身的玻璃化温度、比热、导热系数等物理性质以及凝聚能、氢键燃烧热离解能等分子内部的能量有密切关系。在实际应用中，聚合物的燃烧性可用燃烧速度和氧指数来表示。氧指数的定义是使试样像蜡烛状持续燃烧时，在氮氧混气流中所必须的最低氧含量。氧指数=或氧指数（%）=100%如果氧指数在0.27（27）以上，即认为该物质在空气中具有自熄性，总的来说聚苯乙烯，聚烯烃及丙烯酸酯等易燃的，而含卤树脂，尼龙，聚矾，聚碳酸脂，硅酮数脂、脲醛树脂和三聚氰胺树脂等是较难然的。二十七、阻燃剂的作用机理是什么？答：1、阻燃剂分解产物的脱水作用使有机物炭化，塑料的燃烧是分解燃烧，若能使塑料热分解速度快，不停留在可燃物阶段，而一直分解到碳为止就能防止燃烧。例如用磷酸盐或重金属盐的水溶液浸渍过的纤维素，干燥后加热只炭化变焦，难以燃烧，这是由于磷酸盐引起了纤维素的脱水反应，从而促进了单质碳的生成。当有机磷化合物暴露于火焰中时，会发生如下分解： 有机磷化合磷酸偏磷酸聚偏磷酸最终生成的聚偏磷酸是非常强的脱水剂，能促进有机物炭化所生成的炭黑皮膜起了阻燃的作用。2、阻燃剂分解成不挥发性的保护皮层，阻燃剂在树脂燃烧的温度下分解，其分解产物形成不挥发性的保护皮膜覆盖有树脂表面，从而把空气遮断达到阻燃的目的。在使 用硼砂一硼酸混合物和卤化磷作为阻燃剂时就是这种情况。卤化磷（）受热分解生成膦（）和烷基卤化物（RX）膦容易被氧化生成膦氧化合物（）再进一步分解生成聚酸盐玻璃体，此连续的玻璃体形成一层保护膜复盖在聚合物表面把氧隔绝，达到阻燃效果。3、阻燃剂分解产物将HO自由基链锁反应切断，塑料燃烧时分解为烃，烃在高温下进一参飞化分解产生HO自由基，HO自由基连锁反应使烃的火焰燃烧持续下去， 在聚合物的燃涤过程中，烃的火焰燃烧是最重要的，如能将HO自由基连锁反应切断就能有效地防止火焰燃烧。HO自由基具有很高的能量，反应速度非常快，所以燃烧的程度由HO自由基的增殖程度而度。当有含卤阻燃剂存在时，则含卤阻燃剂在高温下会分解产生卤化氢（HX），而HX 能把燃烧过程中生成的高能量HO自由基捕获而转变低能X自由基，同时X自由基又与烃反应再生成HX，如此循环下去将HO自由基连锁反应切断。最后仅留下炭黑变成黑烟，而使烃的火焰熄灭。4、自由基引发剂，氧化锑与含卤阻燃剂的协同作用把脂肪族含溴阻燃剂与过氧化二异丙苯等自由基引发剂并用可以产生非常强的阻燃效果，这是由于在热的作用下过氧化物等自由基引发剂促迸了 Br自由基的产生，从而使燃烧过程的HO自由基迅速消失的缘故。氧化锑（）作为阻燃剂单独使用时效果很差，但与卤化物并用时却有优良的阻燃效果，其主要原因是在高温下产生卤化銻。（沸点223）和（沸点288）都是沸点较高的物质，因而能较长时间地留在燃烧区域中，卤化銻在液，固相中能促进聚合物阻燃剂体系脱卤化烴和聚合物表面炭化，同时在气相中又能捕获HO自由基，所以氧化銻与含卤阻燃剂并用是最广泛使用的阻燃配方。5 、燃烧热的分散和可燃性物质的稀释。氢氧化铝就是具备这种功能的阻燃剂之一。在塑料燃烧时氢氧化铝会发生分解，同时吸收大量的热。由于燃烧热被大量吸收，降低了聚合物的温度，从而减缓了分解蒸发和燃烧。 二十八、理想的外部抗静电剂应具备的基本条件是什么？答：（1）有可溶的或可能分散的溶剂。（2）与树脂表面结合牢固，不逸散，耐摩擦，耐洗涤。（3）抗静电效果好，在低温的环境中夜有效。（4）不引起有色制品的颜色变化。（5）手感好，晃刺激皮肤，毒性低（6）价廉二十九、理想的内部抗静电剂应该满足的基本要求是什么？答：（1）耐热性良好，能经受树脂在加工过程中的高温（120-300）。（2）与树脂相溶，不发生喷霜。（3）不损害树脂的性能，即树脂不因抗静电处理而导致性能变劣。（4）混炼容易，不给加工过程造成困难。（5）能与其添加剂并用。（6）用于薄膜、薄饼等时不发生粘着现象。（7）不刺激皮肤，无毒或低毒。（8）价廉。三十、说明外部抗静电剂的作用机理答：外部抗静电剂一般以水、醇和其他有机溶剂为溶液或分散剂使用。当抗静电剂加入到水中时抗静电剂分子的亲油基就会伸向空气水界面，而亲水基则向着水，随着 浓度的增加基亲油基相互平行最后达到稠密的排列，此时将高聚物浸渍在溶液中，抗静电剂的亲油基就会吸附在高聚物的表面，由于另一端亲水基的存在很容易吸附环境中的微量水分，而形成一个单分子的导电层，当抗静电剂为离子型化合物时就起到了离子导电的作用。非离子型抗静电剂虽与导电性没有直接关系，但吸湿的结果除了利用水的导电性以外，还使得高聚物所含微量点解质有了离子化场所，从而间接地降低了表面电阻，加速了电荷的泄露。另一方面，由于高聚物表面有了抗静电剂的分子层和吸附的水分，因此在摩擦间隙中的介电常数同空气的介电常数相比明显提高，从而削弱了间隙中的电场强度，减少了电荷的产生。 三十一、工业中使用的硫黄硫化剂，主要有哪几种？答：(1) 硫磺粉 一般粒度在200目一下，某些情况下采用600目左右，是最主要的硫化剂（2）沉淀硫黄 平均粒径1-5um。在胶料中分散性高，适用于制造高级制品，胶布和乳胶薄膜制品。（3）胶体硫 经胶体磨砺研制成糊状物，平均粒径13um，沉淀慢，分散均匀，主要用来制造乳胶制品。（4）不溶性硫黄 使用不溶性硫黄的目的是避免胶料喷流，并无损于生胶的粘性，用量与普通硫黄相同，在硫化温度（120左右）下，它有转变为普通硫黄，用于制钢丝帘线轮胎。（5）表面处理的硫黄 在硫黄粒子表面复上一层“油”（如聚异丁烯等）而制得。特点是在橡胶中分散性好。（6）硫黄与其他物质混合物 目的是在胶料中易分散，防止硫黄的凝集。三十二、硫黄的作用机理是什么？答：硫黄的分子结构是由八个硫原子组成的环状分子，并以冠形结构而稳定的存在。这种环状硫在一定条件下，可以发生异裂，生成离子，也可以发生均裂，生成自由基。在纯的情况下，环状硫在159时，可以均裂成为双自由基，或者叫双基硫，这种双基硫可以引发另一个分子的环状硫均裂，也可以分解或硫原子数多于8或少于8的双基硫。这些双自由基可以引发橡胶分子发生自由基链式反应。因为在不饱和橡胶（如天然橡胶）分子中，氢比较活泼，它易被双基硫夺走，而产生橡胶分子链自由基。接着生成多硫侧基。多硫侧基与橡胶分子链自由基结合，就终止了链反应，这样把橡胶分子链交联起来。用来交联橡胶大分子链的，主要是多硫交联键，也称桥键。 除了分子链间发生交联外，还可能在分子内产生环状结构（一般是五个或六个原子组成的环）。三十三、硫化促进剂的作用是什么？答：硫化促进剂，能大幅度地缩短硫化反应时间、降低硫化温度、减小硫磺用量，并且大大提高硫化胶的物性；另外，添加硫化促进剂后，由于性能的改善，硫化胶的使用范围也扩大了，并可制造后壁制品以及透明的、各种色调的橡胶制品，胶料的贮存稳定性也能提高。三十四、理想的防焦剂，在性能上应满足什么条件？答：（1）能够提高胶料在加工操作过程中的安全性，延长胶烧时间，有效的防治胶烧的发生。（2）在硫化开始时，不影响硫化速度，即不延长总的硫化时间。（3）防焦剂本身不具有交联作用。（4）对硫化胶的表现性能、化学性能及物理机械性能所有不良的影响。三十五、塑料中使用填充剂的目的是什么？答：填充剂在塑料中应用的目的随塑料种类及用途的不同有着相当的差异，作为共同的目的课包括为如下几点：减低塑料制品的成本，提高制品的尺寸稳定性、耐热性、耐候性、赋予隐蔽性。除上诉共性目的外，在个别场合使用填充剂还有着一些特定的目的：如改善黏度、流动性及其他加工性能；可提高性能、导热性、耐水、耐溶剂性；赋予抗粘结性，增加粘合性，改善物理强度，提高电镀性能，赋予应刷性，抑制树脂硬化时的发热，防止龟裂，赋予阻燃性等。塑料中使用填充剂有时为达到上诉莫一目的，有时达到多种目的，一般说来，后者的场合居多。三十六、填料对软质聚氯乙烯物理机械性能的影响有哪些？答：1，抗张强度：软质聚氯乙烯中配合填充剂时，其抗张强度一般随配合量的增大而降低，特别是使用1um以上的粗填充剂时，抗张强度下降更胜，使用1um以上的细填料时，强度下降较少，有时却可随配合量的增大而增大。槽法炭黑、合成硅酸钙或硬质陶土等填充剂的配合量较少时，抗张强度呈最低值，随结合量增大而增大，且增大比例较大。抗张强度随填充剂的种类而异，一般能导致看抗张强度增大的填充剂，其表面活性较强，因此要注意对聚氯乙烯树脂热稳定性的影响。2伸长率：配合有填充剂的软件聚氯乙烯伸长率比没有填充剂的低，其降低率随填充剂种类不同有着很大差异。一般说来，粒子细，增塑剂吸收量大的填充剂降低率大，粒子粗的，增塑剂吸收量小的填充剂降低率小。实际在软质聚氯乙烯配合中，为了抑制因加填充剂导致的伸长率下降和硬度增大，必须多加增塑剂。3硬度：软质聚氯乙烯的硬度随填充剂配合量的增加而增大，一般伸长率下降大的填充剂其硬度增加而增大，即硬度和伸长率的变化呈相反的关系。粒子细，增塑剂吸收量大的填充剂，硬度的增长率大。反之，粒子粗且增塑剂吸收量小的增长率小。在软质聚氯乙烯制品大量使用的碳酸钙中，以重质碳酸钙的硬度增长率为最小，轻质碳酸钙次之。欲要抑制软质聚氯乙烯制品因加填充剂导致硬度增大，使其保持与填充剂制品同样的硬度或柔软性，需要增加增塑剂的配合量，究竟增塑剂用量以多少为宜，应视其具体情况而定。4耐寒性：耐寒性味软质聚氯乙烯制品一个不缺少的性能指标，填充剂对软质聚氯乙烯的影响是，增塑剂吸收量小的填充剂，对耐寒性影响较小，而象硬质陶土、炭黑等增塑剂吸收量大的填充剂，则相应地降低耐寒性。5撕裂强度：在填充剂配合量少时，软质聚氯乙烯的撕裂强度与无填充剂时相比变化不大，当填充剂配