高分子材料加工成型第二章添加剂

高分子材料加工成型第二章添加剂第一页，共三十六页，2022年，8月28日第一节稳定剂Stabilizer老化aging：高分子材料在使用和成型加工过程中受

内在因素，如分子结构、成型加工时选用的添加剂及其用量、成型加工方法等；

外界因素如物理（光、热、应力、电场、射线）、化学（氧、臭氧、重金属离子、

化学介质）和生物因素（微生物、昆虫等）的作用下，发生表面状态、物理机械性能

和结构的变化，甚至失去使用价值。第二页，共三十六页，2022年，8月28日老化的表现形式modality√

外观appearance√

物理性能physical

performance√

机械性能mechanical

performance√

电性能electrical

performance√

结构structure老化的原因reason光light、热heat、氧oxygen是主要因素自动氧化+热分解→聚合物降解automatic

oxidation+heatdecomposition→polymer

degradation第三页，共三十六页，2022年，8月28日防止或抑制老化的方法√

引入带有功能性基团的单体共聚改性√

可采用加稳定剂

（此为主要方法）√

对活泼端基作消活处理第四页，共三十六页，2022年，8月28日StabilizerPoly(vinyl

chloride)is

relatively

unstable

to

heat

and

lightThermal

initiation

involves

loss

of

a

chlorine

atom

adjacent(邻近的)to

some

structural

abnormality(变态,畸形,异常性)which

reduces

the

stability

of

the

C-Cl

bond,such

as

terminalunsaturation（不饱和现象）.The

chlorine

radical

soformed

abstracts

a

hydrogen

to

form

HCl;

the

resultingchain

radical

then

reacts

to

form

chain

unsaturation

withregeneration

of

a

chlorine

radical.第五页，共三十六页，2022年，8月28日The

reaction

can

alsobe

initiated

byultraviolet

light

which

is

absorbed

atunsaturated

structures

with

liberation

ofan

adjacent

chlorine

atom.In

the

presence

of

oxygen,both

chainreactions

are

accelerated,and

ketonic(酮)

structures

are

formed

in

the

chain.第六页，共三十六页，2022年，8月28日一、热稳定剂——主要用于PVC塑料中1、PVC稳定性的影响因素influencing

factor➢温度temperature➢氧oxygen➢光light➢型号type➢脱出的HCl第七页，共三十六页，2022年，8月28日2、热稳定剂的作用——补救和预防➢中和HCl➢取代不稳定氯原子➢钝化杂质➢防止自动氧化➢与不饱和部位反应➢破坏碳正离子盐第八页，共三十六页，2022年，8月28日Stabilizers

are

almost

invariably

added

toimprove

the

heat

and

light

stability

of

thepolymer.Metallic

salts

of

lead(铅盐),barium(钡),tin（锡）,or

cadmium（镉）are

used.Oxides（氧化物）,hydroxides（氢氧化物）,or

fatty-acid

salts（脂肪酸盐are

most

effective.Epoxy

plasticizers

aidmaterially

in

stabilizing

the

resin.Freeradical

acceptance

appears

to

be

a

prominent

mechanism

of

stabilization.HCl

acceptors

have

been

used.第九页，共三十六页，2022年，8月28日3、热稳定剂的种类及选择the

kind

of

heat

stabilizers

and

how

to

choice常用热稳定剂in

common

use，表2-1(P70）：√

铅盐salts

of

lead√

硬脂酸盐stearate√

有机锡organic

tin√

复合稳定剂compound

stabilizers√

稀土rare

earth

stabilizers√

环氧化合物等Epoxy

stabilizers选择热稳定剂的依据（P71）：the

basis

to

choice

heat

stabilizers第十页，共三十六页，2022年，8月28日二、抗氧剂（防老剂）antioxidant1、自动氧化老化➢概念：高分子材料在制备、成型加工和使用过程中会发生氧化反应。这种反应通常发生在室温至150℃之间，按典型的链式自由基理进行，具有自动催化特征➢机理：P73➢臭氧老化：取代基、空间位阻、立体化学等结构因素第十一页，共三十六页，2022年，8月28日2、抗氧剂的作用及分类➢作用：抑制inhibiting或延缓staving高分子材料自动氧化速度auto-oxidizing-rate➢类型：√

链终止型√

预防型过氧化物分解剂金属离子钝化剂➢用量√

塑料中0.1-1%√

橡胶中1-5份第十二页，共三十六页，2022年，8月28日抗臭氧剂和抗氧剂的区别抗臭氧剂的分类√

物理防护√

化学防护3、常见的抗氧剂P75表2-4，较多的是酚类和对苯二胺类第十三页，共三十六页，2022年，8月28日4、抗氧剂的选用加入方式√材料合成后立即加入√在材料成型加工中加入选用原则√色污现象√稳定性√溶解性和乳化性√相容性和迁移性√挥发性和毒性第十四页，共三十六页，2022年，8月28日三、光稳定剂➢高分子材料的光降解作用及分类➢聚烯烃的光氧化作用➢光稳定剂的作用和分类按其作用机理分为：√光屏蔽剂√紫外线吸收剂√猝灭剂√自由基捕捉剂➢常见品种：P80表2-7四、生物抑制剂（自学）第十五页，共三十六页，2022年，8月28日增塑剂

plasticizers第二节一、作用与分类➢增塑剂能使高分子材料制品塑性增加，改进其柔韧性、延伸性和加工性Plasticizers

are

added

to

plastics

to

improve

itsworkability,flexibility,distensibility,processabiliand

to

reduce

the

brittleness(脆性)of

the

product.Thisis

achieved

by

lowering

the

glass

transitiontemperature

below

room

temperature,

thusachieving

a

change

in

properties

from

those

of

ahard

brittle,

glasslike

solid

to

those

of

a

soft,flexible,

tough

material

.第十六页，共三十六页，2022年，8月28日按作用方式有外增塑和内增塑√

外增塑externalplasticization——低分子量化合物或聚合物External

plasticization

is

achieved

throughincorporation

of

a

plasticizing

agent

into

apolymer

through

mixing

and/or

heating.√

内增塑internal

plasticization——共聚树脂

Internal

plasticization

can

be

producedthrough

copolymerization

giving

a

moreflexible

polymer

backbone

or

by

graftinganother

polymer

onto

a

given

polymerbackbone，altering

the

molecular

structure

ofthe

polymer第十七页，共三十六页，2022年，8月28日➢按塑化效果——塑化效率plasticizer

efficiency√

主增塑剂primary

plasticizer√

辅助增塑剂secondary

plasticizer√

增量剂incrementalagent第十八页，共三十六页，2022年，8月28日2、加工性➢凝胶化速度的影响➢热稳定性的影响➢粘性和润滑性的影响第二十页，共三十六页，2022年，8月28日3、对材料性能的影响➢玻璃化温度降低➢耐寒性提高➢力学性能➢电性能➢老化性能➢毒性等第二十一页，共三十六页，2022年，8月28日四、选用原则1、相容性和稳定性的协调compatibility

andpermanenceThe

plasticizer

must

be

miscible

with

the

polymer.一般要求溶解度参数相近，为了稳定性要求分子量大些。在实际使用中，以能混进去、不析出来为准则

2、使用性能use3、加工性能process4、成本price5、并用common.6、用量dosage第二十三页，共三十六页，2022年，8月28日Plasticizers

should

be

relativelynonvolatile,

nonmobile,

inert,inexpensive,

nontoxic,and

compatible

with

the

system

tobe

plasticized.第二十四页，共三十六页，2022年，8月28日第三节

润滑剂lubricantLubricants

are

added

to

improve

the

flowcharacteristics

of

a

material

during

itsprocessing.

They

operate

by

reducing

themelt

viscosity

or

by

decreasing

adhesionbetween

the

metallic

surfaces

of

theprocessing

equipment

and

the

material

beingprocessed.第二十五页，共三十六页，2022年，8月28日一、作用与分类➢作用：主要是降低熔体之间和熔体与加工机械之间的摩擦及粘附，改善流动性，提高加工性能。➢分类：√

内润滑剂Internal

lubricants√

外润滑剂external

lubricants第二十六页，共三十六页，2022年，8月28日Internal

lubricants

reduce

molecular

frictionconsequently

decreasing

the

material’smelt

viscosity

and

allowing

it

to

flow

moreeasily.External

lubricants

act

by

increasing

theflow

of

the

material

by

decreasing

the

frictionof

the

melted

material

as

it

comes

into

contact

with

surrounding

surfaces.In

reality,

lubricants

such

as

waxes,amides,

esters,

acids,

and

metallic

stearatesact

as

both

external

and

internal

lubricants.第二十七页，共三十六页，2022年，8月28日➢润滑剂与增塑剂的区别：润滑剂仅在加工时有作用；而增塑剂同时在加工和使用中起作用二、主要品种：表2-12（P88）第二十八页，共三十六页，2022年，8月28日三、选用原则1、有些稳定剂兼具润滑剂的作用2、一般用量1%左右，过多会“喷霜”3、注意内外润滑作用的平衡4、当填充剂用量大时应适当增加润滑剂用量四、广义意义的润滑剂➢光泽剂➢脱模剂➢开口剂第二十九页，共三十六页，2022年，8月28日第四节 交联剂及相关助剂curing(crosslinking)agent一、交联作用及交联剂➢交联反应的类型√

热固性树脂的固化curing√

热塑性树脂的交联crosslinking√

橡胶的硫化vulcanization➢交联对材料的作用√

物理机械性能√

耐化学药品性能➢常用的交联剂

P90表2-13第三十页，共三十六页，2022年，8月28日二、交联用其它添加剂1、硫化促进剂➢酸性促进剂➢碱性促进剂➢中性促进剂

2、硫化活性剂➢无机活性剂➢有机活性剂第三十一页，共三十六页，2022年，8月28日3、防焦剂➢亚硝基化合物类➢有机酸类➢硫氮类

4、配合剂➢乙烯基类➢甲基丙烯酸类➢丙烯酰胺类➢环氧化合物类第三十二页，共三十六页，2022年，8月28日5、选用原则被交联的高分子化合物类型加工工艺对最终制品的要求其它添加剂对交联体系的影响第三十三页，共三十六页，2022年，8月28日Initiators

such

as

benzoyl

peroxide

are

used

not

onlyfor

the

initiation

of

chain

reaction

polymerization

butalso

for

the

curing

of

polyesters

and

ethylene-propylenecopolymers

and

for

the

grafting

of

styrene

onelastomeric

polymer

chains.Peroxides

such

as

2,5-dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexyne-3(特丁基过氧化物)are

used

for

cro

slinking

HDPE.Since

thesecompounds

contain

weak

covalent

bonds,

precautionsmust

be

taken

in

their

storage

and

use

to

preventexplosions.

Fr

e

radicals

for

cro

slinking

may

also

beproduced

by

electrons,

rays,

or

UV

i

radiation.

The

la

teris

more

e

fective

in

the

presence

of

a

ditives

such

as

themethyl

ether

of

benzoin（安息香胶）.第三十四页，共三十六页，2022年，8月28日Unsaturated

polymers

such

as

alkyd

resinsmay

be

cured

or

“dried”

in

the

presence

ofoxygen,

a

salt

of

a

heavy

metal,

and

anorganic

acid

called

a

drier.

The

commonlyused

metals