第十章--高分子材料添加剂PPT课件

-,1,第十章高分子材料添加剂,高分子材料是以聚合物为主体的多相复合体系，即很少纯聚合物制造产品，大多要加配合剂。满足性能上的要求添加配合剂的目的满足成型加工上的要求满足经济上的要求配方技术：对一个高分子材料，添加配合剂加什么？加多少？如何加？,-,2,各种添加剂以高分子材料中的功能不一,-,3,第一节增塑剂,高分子材料在使用中有些需柔软些，加工中需具有塑性，这与聚合物玻璃化温度有关。,-,4,一、增塑剂的作用,增塑剂一般与聚合物互溶性较好，在聚合物中有如下作用：1、使配合剂与聚合物混合容易2、使混合物变软加工工艺变好3、使制品在常温下表现柔软4、使制品的耐寒性增加,-,5,二、增塑剂作用机理,增塑剂一般是有机物，是高沸点的油类或低熔点的固体。1、非极性增塑剂起溶剂化作用，增塑剂使聚合物分子之间的距离增大，降低了聚合物分子间的作用力。增塑剂的增塑效果与其体积成正比：Tg=KV2、极性增塑剂起屏蔽作用，增塑剂分子中的极性基团与聚合物分子的极性基团相互吸引，从而取代了聚合物分子间的极性基团的相互吸引，降低了聚合物分子间的作用力。增塑剂的增塑效果与其分子数有关：Tg=n,-,6,三、增塑剂的性质,对增塑剂首先要解决两个问题：1、相容性即与聚合物是否容易混合，因为增塑剂对聚合物的作用发生在它们分子之间，所以可将增塑剂与聚合物的溶解度参数相近与否作为依据。2、稳定性即在材料内部的迁移性和材料表面的挥发性。例：增塑PVC制品长时间使用会发粘。解决相容性和稳定性最有效的方法是采用内增塑。例：PVC在共聚中加醋酸乙烯，得PVAC。,-,7,增塑剂的损失:挥发、游移、萃取和渗出。游移：增塑剂从本身的聚合物向与其接触的另一聚合中迁移的现象。影响聚合物游移的因素：增塑剂对另一聚合物的亲和力增塑剂在两种聚合物中的扩散速率温度和压力萃取：与增塑剂对所接触溶剂的溶解度有关。渗出：所加的增塑剂超过一定量后会游离出来，但需要一段时间。提高温度会促进渗出。,-,8,3、加工性包括增塑剂的加入对聚合物的凝胶化速度的影响热稳定性的影响粘性和润滑性的影响4、对材料性能的影响主要使材料的玻璃化温度降低，耐寒性提高，此外还影响力学性能、电性能、老化性能和毒性等。,-,9,四、增塑剂的选用,为了解决相容性、稳定性，首先要了解增塑剂的（1）溶解度参数增塑剂与聚合物的溶解参数相近，相容性才好。（2）分子量分子量越小，在聚合物分子中的活动能力就越大，渗透力也就大，易混合均匀，增塑效果好，但是稳定性差。这二者相互冲突。,-,10,例：PVC+DBP和DOP原加40phrDBP25phrDBP+20phrDOP这样工艺变化不大，增塑效果相同，稳定性提高。DBP易混合，增塑效果好，但迁移性、挥发性大。DOP稳定性好。（3）分子上的基团基团体积大，增塑剂在聚合物中不易运动，稳定性增强。另外，基团也影响溶解度参数。,-,11,五、常用增塑剂,增塑剂的分类一般依据其化学结构及与聚合物的相容性结合加工工艺来进行。1、主增塑剂与PVC比可达150：100而没有渗出现象。(1)苯酐酯类(苯二甲酸酯类)通式：R1、R2为烷基、苯基、环己基常见的有：DBP、DOP。,-,12,(2)磷酸酯类通式：R1OR2OPOR3OR1、R2、R3为相同或不相同的烷基、芳基、烷芳基。典型的是TCP(TTP)磷酸三甲酚酯(磷酸三甲苯酯),-,13,2、辅助增塑剂(1)耐寒性增塑剂(低分子量增塑剂)多是脂肪族二元酸酯类典型的是DOS癸二酸二辛酯、DOA己二酸二辛酯(2)聚酯增塑剂(高分子量型)分子量为20008000，挥发性小，迁移性小，耐高温，但塑化效率低。3、增量剂与PVC几乎不相容，所以不能单独使用，只能作辅助增塑剂。主要优点是便宜、成本低。最常用的氯化石蜡。4、其他环氧型和石油醚两类：环氧大豆油、M-50。,-,14,按性能分：(多用于PVC中)耐寒：DOS、DOA。耐热、耐光：环氧十八酸辛酯、环氧大豆油、偏苯三酸酯等。阻燃：TCP、氯化石蜡(含氯52%)无毒：环氧大豆油。耐菌：以磷酸酯最好。,-,15,第二节稳定剂,因高聚物分子结构的特殊性，老化是高聚物的必然规律。在使用过程中O2、光、(橡胶、塑料)老化受外界因素热、热氧(PVC、PP)影响在成型加工中微生物分子结构变化：降解、交联、接上基团(微观)高分子材料发生使用性能变化：强度下降、变色、发粘(宏观),-,16,为防止或抑制由老化引起的破坏作用，可采用加稳定剂(此为主要方法)改性方法共聚改性，对活泼端基作消活处理热稳定剂：对热敏性塑料（PVC）防老剂：针对橡胶（R）稳定剂(防老剂)抗氧剂热氧稳定剂：针对塑料（P）光稳定剂：紫外线吸收剂、光屏蔽剂,-,17,一、热稳定剂主要针对PVC、氯醚橡胶（聚环氧氯丙烷）、POM等。但机理不同。1、不稳定机理主要是聚合物本身，即分子结构。一般主链上CC键能受侧链取代基和原子的影响：分布规则且极性大的取代基能增加主链CC键能，提高聚合物稳定性；而不规整的取代基能降低聚合物的稳定性。例：PVC,-,18,影响PVC热稳定性的因素有：T：随着温度升高，PVC树脂的热降解大大加速。O2：氧加速了PVC树脂的热降解。光：加速了PVC树脂的热降解。分子量：随PVC树脂型号增高（即相对分子质量变小），热稳定性变差。HCl：脱出的HCl会加速PVC的降解(自催化现象),-,19,2、稳定机理PVC的热稳定机理相当复杂。有如下机理：(1)去除聚合物降解后产生的活性中心抑制聚合物进一步降解。聚合物降解后析出的自由基(活性中心)，可加有机锡,-,20,活性中心是不稳定的氯原子加金属皂类的金属硫醇盐类，以稳定的化学基团置换不稳定的氯原子。(2)对双键结构起加成作用PVC降解后，往往会出现共轭形式排列的多烯结构，进而在外界条件的影响下，通常会成为降解中心。因为双键能够移动聚合物吸收光线的波长范围，从而使聚合物显出各种颜色。所以降解愈烈，双键(尤其共轭双键)越多，聚合物颜色越深。因而，可通过颜色判定PVC的降解情况。解决方法：加入一种稳定基团(如硫醇类、螯合剂)，与PVC链上的不饱和双键起加成反应。,-,21,(3)转变在降解中起催化剂作用的物质中和HCl，阻滞PVC降解。加金属皂类钝化杂质(金属杂质)3、热稳定剂的种类及选择常用热稳定剂：铅盐、硬脂酸盐、有机锡、复合稳定剂、稀土、环氧化合物等。选择热稳定剂的依据：制品要求：性能、尺寸成型加工方法：挤出成型、注射成型,-,22,第十一章聚合物的加工,11.1挤出成型挤出成型是最常用的加工方法。挤出与混合过程在螺杆与料筒的缝隙中进行。螺杆的转动既起到混合作用，同时将物料推向前进。混炼好的物料在料筒的出口处通过机头，形成并固定为一定的截面积。塑料、橡胶都可以采用挤出加工。,-,23,单螺杆挤出机及挤出成型,-,24,-,25,挤出吹塑法,-,26,-,27,11.2注射成型注射方法是先使物料在料筒中熔融并混合均匀，并集中到料筒的前部。这一过程称为预塑，与挤出完全相同。注射过程是螺杆将预塑好的熔体注入并充满模具，物料在模具中冷却定型。开启模具，即可得到最后制品。注射成型是制造单件制品的最方便方法。使用最多的是热塑性塑料，热固性塑料也可以使用注射方法。,-,28,注射成型,-,29,-,30,-,31,-,32,反应注射成型,-,33,11.3压制成型（模压成型）压制用的模具多为一个阳模，一个阴模。压制成型多用于热固性塑料。将配好的粉料倒入阴模，然后压入阳模，在压力和高温下固化成型。如果被压制原料不是粉料而是液体，则采用转移模压法。先在一个料筒中将物料进行预热，通过柱塞将物料打到模腔中，再进行压制成型。这一方法常用来代替注射成型。由于热固性塑料固化所需时间较长，转移模压法更为经济实用。,-,34,压制成型,-,35,-,36,转移模压法,-,37,-,38,11.4真空成型(热成型)这一方法只适用于热塑性塑料。将预制的塑料片置于模具上方，在片材上方加热。待预制片软化到一定程度，从模具四周的孔中抽真空，使塑料片紧贴在模具上同时被冷却。这一方法只适合制造薄壁制品。,-,39,真空成型,-,40,11.5压延压延法是使用热辊对物料进行混炼与成型加工的总称。混炼：采用两个相向转动的钢辊，且两个辊的转速不同。物料在两辊之间受到剪切，在塑化的同时被混合均匀。适用于两种或多种材料的混合、塑料或橡胶与填料的混合。虽然挤出方法可以实现物料的均匀，但压延法是效率最高的手段。例：橡胶在加工前常常“素炼”，使其易于加工。成型加工：使用三联辊或四联辊，各个辊的转速是相同的。物料在辊之间不受剪切作用，只是将物料压薄、轧光。压延这一加工方法对橡胶和塑料同样重要。,-,41,压延成型,-,42,11.6浇铸浇铸是将液体树脂倒入模具，并使之固化。这一方法既可制造实心制品，也可制造空心制品。热塑性树脂的熔体或热固性液体树脂都