精细化学品合成材料助剂.ppt

合成材料助剂 第一节 概 论 助剂是某些材料和产品在生产、加工过程或使用过程中所需添加的各种辅助化学品，用来改善生产工艺和提高产品性能，这些辅助化学品就称为助剂。 助剂的使用范围： 塑料、橡胶和合成纤维等合成材料部门；以及纺织、印染、农药、造纸、皮革、食品、饲料、水泥、电子和冶金等部门。 助剂的分类 助剂的种类和作用多种多样，因此分类比较复杂，合成材料助剂按照功能大致分以下几种： 1、抗老化作用的稳定化助剂 2、改善机械性能的助剂 3、改善加工性能的助剂 4、柔软化和轻质化的助剂 5、改进表面性能和外观的助剂 6、阻燃剂 助剂的选择和应用 助剂的应用是很复杂的技术，在选择和使用助剂时应该注意以下一些基本问题： 1、助剂和聚合物的配伍性 它应当与被加工的物质有良好的相溶性，即被加工物质能够容纳的尽可能多的助剂并形成均一稳定的体系 ； 2、助剂的耐久性 耐久性是一项综合性能，与助剂的挥发性、耐抽出性、抗迁移性以及它本身对热和光的稳定性有关 ； 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、时间长等，因此必须考虑助剂对加工条件能否适应。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。 4、助剂必须适应产品的最终用途 助剂的选择常常受到制品最终用途的制约，不同用途的制品对欲采用的助剂的外观、气味、污染性、耐久性、热能性、毒性等都有一定要求。 5、适应配合中的协同作用和相抗作用 一种合成材料常常要同时使用多种助剂，这些助剂彼此间会产生一些影响。如果相互增效，则起协同作用，如果彼此削弱各种助剂原有的效能，则起相抗作用。 增塑剂 增塑剂是一种加入到塑料中能改进其加工性能（挤出、模塑、热成型性）及物理和机械性能（弹性、伸长率等）的物质，是橡胶加工中极其重要的助剂。 增塑剂通常为高沸点、难挥发的液体或低熔点固体。 增塑剂的应用范围比较广，主要用于塑料、橡胶、涂料、胶粘剂、油墨、涂布织物、玩具、药品包衣等。 目前，约有80%增塑剂的用于聚氯乙烯和氯乙烯共聚物，其余用于纤维素衍生物、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、天然和合成橡胶。 由于不需或仅少量添加增塑剂的硬质聚氯乙烯的迅速发展，增塑剂在许多工业发达的国家的增长率已低于聚氯乙烯。 增塑剂的分类 可以从不同角度对增塑剂进行分类 1、按照相溶性的差异分为主增塑剂和辅助增塑剂 2、按照作用方式分为内增塑剂和外增塑剂 3、按照分子量的差异分为单体型和聚合物型 4、按照增塑剂的应用特性分为通用型和特殊型 5、按照化学结构分，这也是最常用的方法，可分为如下几种：苯二甲酸酯、脂肪族二元酸酯、脂肪族单酯、二元醇脂肪酸酯、磷酸酯、环氧化物、聚酯、含氯化合物以及其它一些用量少的增塑剂。 苯二甲酸酯类 苯二甲酸酯是增塑剂中最重要的品种,其产量约占增塑剂总产量的80%左右,苯二甲酸酯与其它增塑剂相比，具有相溶性好、适用性广、化学性质稳定、生产工艺简单、原料便宜易得、成本低廉等优点，被列为通用增塑剂。 苯二甲酸酯按化学结构可分为邻苯二甲酸酯、间苯二甲酸酯和对苯二甲酸酯，以邻苯二甲酸酯应用最广。 邻苯二甲酸酯 1、合成原理 邻苯二甲酸酯的主要制备方法是由相应的醇和苯酐进行酯化反应。酯化反应的催化剂可以是无机酸或有机酸、两性氧化物、金属有机物、盐类或酸式盐。 生产工艺有间歇式、半连续式和连续式等几种。 总体而言，邻苯二甲酸酯的生产技术趋向于两个方向发展，一方面是邻苯二甲酸二辛酯 （DOP）为主的连续化大生产，单线生产能力一般为2-5万吨/年，最高10万吨/年；另外一方面，由于邻苯二甲酸酯的品种多，为了适应其它增塑剂 的要求，一般采用通用的生产装置进行间歇式轮换生产，如美国赖克霍化学公司的1 套生产装置，就是适应这种要求建立的，该装置平时能处理60种以上的原料，生产邻苯二甲酸酯、己二酸酯、壬二酸酯、癸二酸酯、马来酸酯、富马酸酯、偏苯三酸酯、环氧化合物、聚酯等30-40种，相当于美国常用增塑剂品种的95％。 第一步反应是不可逆的，常温反应即可；第二步反应则是可逆的，必须在催化剂和加热条件下才可反应。 酯化完全后的反应混合物用碳酸钠溶液中和，反应如下： 1、酯化 原料和催化剂可以同时加入到反应器，使两步反应在同一设备内完成。 也可以将两步反应分开在两个反应器内分别进行，而仅在后一反应器内加入催化剂。 酯化反应是液相反应，规模不大时，间歇操作比较有利，如果产量大，则要求采用连续操作的反应器。 2、中和 中和时可能发生的化学反应有：纯碱与酸性催化剂的反应；纯碱与酸性催化剂和醇所生成酯的反应；纯碱与邻苯二甲酸单酯的反应；纯碱与酯的皂化。 因此要严格控制反应温度，避免皂化反应；另外还要防止的现象是乳化。 3、水洗 水洗的目的是除去粗酯中的碱液、钠盐等