精细化工工艺学 教学课件 ppt 作者 马榴强 主编 电子教案2 合成材料助剂.ppt

第2章 高分子加工用助剂 一般把104以上分子量的分子称为高分子。 在组成上，大多数高分子是许多结构单元以共价键连结形成的。因此，将能够用重复单元表示的高分子称为聚合物，仅用一种重复单元就能表示的聚合物称为规则聚合物，不能仅用一种重复单元表示的聚合物称为无规则聚合物。 2.1 概论 高分子根据来源可分为天然高分子和合成高分子，天然高分子包括蛋白质、纤维素、淀粉、天然椽胶等，合成高分子包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等。合成高分子是以单体为原料，在适当条件下人工合成的高分子。 按材料分类，高分子可分为处于高弹态的橡胶、处于取向态并在取向方向上具有较高强度的纤维、处于玻璃态与半晶态的塑料、以及涂料，黏合剂等。 2.1 概论 高分子的成型加工是将高分子转变成实用材料或制品的一种工程技术。 这些高分子在加工使用过程中本身存在着各种缺陷，如有的耐热性差，有的加工性能差等，只有通过向其中添加一系列其他物质来改善其缺陷，才能达到实用、耐久、增强等目的。 2.1 概论 助剂的定义 这类广泛应用于塑料、橡胶、合成纤维、涂料等工业产品的生产和加工过程，旨在改善其加工行为或赋予制品某些特定功能的辅助化学品称为助剂。 助剂是精细化工行业中的一大类产品，它能赋予制品以特殊性能，延长其使用寿命，扩大其应用范围，能改善加工效率等。因此，助剂广泛应用于化学工业，特别是有机合成，塑料、纤维、橡胶等合成材料的制造加工中。 2.1 概论 助剂的类别 高分子助剂可以分为“合成用助剂”和“加工用助剂”两大体系。 合成用助剂是指由单体制备合成树脂、合成橡胶等聚合物的过程所涉及的各种辅助化学品，如乳化剂、分散剂、引发剂、分子量调节剂、终止剂和阻聚剂等。 加工用助剂是指那些为改善某些材料的加工性能和最终产品的性能而分散在材料中，对材料结构无明显影响的少量化学物质。 2.2 塑料加工用助剂 塑料是指在热及压力的作用下能进行塑化成型，制成一定形状且能满足某些用途的一类高分子材料。塑料成型加工的目的在于根据各种塑料固有的性能，利用一切可以施行的方法，使其成为满足不同领域应用要求，具有需要尺寸和形状的制品。 2.2 塑料加工用助剂 塑料的主要成份是改性天然树脂和合成树脂，但一般都不是单纯的树脂，或多或少含有各种助剂。助剂加入后可以改善塑料的成型工艺性能，改善塑料制品的使用性能、降低成本等。用作塑料成型加工的合成树脂主要有聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、ABS、聚碳酸酯、酚醛树脂等，其中聚氯乙烯加工过程中所需添加的助剂种类较多。 2.2 塑料加工用助剂 在选择助剂时，必须考虑以下五个因素，才能达到预期效果。 1、与树脂的配伍性 所加助剂必须能长期、稳定、均匀地存在于树脂中，才能发挥其应有的功能。有机助剂要求与塑料具有良好的相容性，否则助剂易析出（即喷霜或渗出）；无机助剂则要求细小、分散性好。 2、耐久性 助剂的损失主要通过挥发、抽出和迁移三个途径。挥发性大小取决于助剂本身的性能，抽出和迁移性则与助剂和聚合物之间的相互溶解度有关。 3、对加工条件的适应性 主要是耐热性，使之在加工过程中不分解、不易挥发和升华，还要考虑助剂对成型设备和模具的腐蚀性。 4、制品用途对助剂的制约 选用助剂必须考虑制品的外观、气味、污染性、耐久性、电性能、热性能、耐侯性、毒性、经济性等各种因素。 5、协同效应 要尽量选用助剂之间具有协同作用的物质，应避免拮抗作用，以充分发挥助剂在塑料中的作用。 2.2 塑料加工用助剂 2.2.1 增塑剂 2.2.2 稳定剂 2.2.3 阻燃剂 2.2.4 润滑剂 2.2.5 抗静电剂 2.2.6 着色剂 2.2.7 发泡剂 2.2.1 增塑剂 凡添加到聚合物体系中能使聚合物玻璃化温度降低，塑性增加，使之易于加工的物质均可称为增塑剂。 它们通常是高沸点、较难挥发的液体或低熔点的固体，一般不与聚合物发生化学反应。 增塑剂的主要作用是削弱聚合物分子间的次价键，即范德华力，从而增加聚合物分子链的移动性，降低聚合物分子链的结晶性，亦即增加聚合物塑性。表现为聚合物的硬度、模量、软化温度和脆化温度下降，伸长率、曲挠性和柔韧性提高。 2.2.1 增塑剂 增塑机理 增塑剂对聚合物的增塑机理有不同的理论解释，主要有润滑理论、凝胶理论、溶剂化理论和极性理论等，它们从不同角度对塑化现象进行了解释，但都存在一定的局限性。 也有按增塑剂与聚合物之间的极性关系对增塑机理加以解释的，即非极性增塑剂加入到非极性聚合物中增塑时，增塑剂主要起隔离作用；极性增塑剂加入到极性聚合物中增塑时，增塑剂分子的极性基团与聚合物分子的极性基团相互作用；非极性增塑剂加到极性聚合物中增塑时，增塑剂起遮蔽作用。这三种作用的目的都是为降低聚合物分子间的作用