第二章 第二节 高分子材料的改性与配方设计.ppt

第二章 高分子材料的简介 第二节 高分子材料的改性与配方设计 左建东 E－mail: Jdzuo@szu.edu.cn 1. 高分子材料的改性 高分子化合物改性的必要性 高分子材料改性的分类 化学改性: 通过化学反应的方法进行改性，发生化学结构的改变。 交联反应 共聚反应 接枝反应 物理改性：通过物理混合的方法进行改性，分子链结构没有发生化学变化，体系组成和微观结构发生变化。 1.1 化学改性 交联反应：链型高聚物联接成为体型高聚物的反应称为交联反应 机械强度、耐溶剂和耐热等方面都比链型高聚物的有所提高. 如：橡胶 、 电缆料 共聚改性：由两种或两种以上不同单体通过加聚所发生的反应. ABS：丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物 接枝改性：在高分子分子链引入支链的化学反应。 如：相容剂PP接枝物、ABS接枝物 增加极性，增加两相结合力 1.2 物理改性 聚合物共混改性优点： 工艺简单 针对性强 自由空间较大 选择多样化 聚合物共混改性的分类： 增强改性：纤维类 阻燃改性：卤素阻燃、无机阻燃剂 填充改性：滑石粉、碳酸钙 增韧改性：弹性体 功能化改性：抗菌、导电、耐磨 ?2. 高分子材料的配方设计 高分子材料的配方 聚合物和各种添加剂用量的配比表。 配方设计的目的 产品达到优质高产； 产品达到低成本； 产品实现多样化。 寻找各种配合组分的最适宜配比组成，使材料在性能、成本和工艺可能性三方面取得最佳的综合平衡。 2.1 高分子材料配方设计 1.??制品对材料性能的要求 （1）外观：表面光洁度、色泽、透明性等； （2）物理性能：密度、结晶度、吸水性等； （3）机械性能：拉伸强度、伸长率、弯曲强度、硬度、模量等； （4）热性能：熔点、热变形温度、玻璃化转变温度、软化温度等； （5）电性能：体积电阻率、表面电阻率、介电常数等； （6）耐化学药品性：耐溶剂性、耐酸碱性等； （7）长期使用性能：耐蠕变性、耐疲劳性、耐候性等 （8）燃烧性：氧指数、闪点、自然点等 （9）成型加工性能：流变性（加工难易程度、产品外观、成型收缩率、熔融指数等) （11）经济性：各种组分的成本、采购难易； （12）法规：安全、环保等。 2.2 配方的表示方法 （1）以聚合物为100份的配方表示法（以重量份数表示） 以聚合物质量为100份，其它组分以相对于聚合物的质量份数表示。此表示方法常在实验室中应用。 （2）以混合料为100份的配方表示法（以重量百分数表示） 以聚合物及各种添加剂的混合料总质量为100份，各组分以质量分数表示。这种配方形式常用于计算原材料成本。 塑料配方的计量表示法比较 塑料配方计量表示法换算 3. 高分子材料配方设计常用的助剂 稳定剂： 物理因素：光、热、应力、电场、射线 化学因素：氧、臭氧、重金属、化学介质 增塑剂：降低玻璃化转变温度，增加聚合物塑化能力 润滑剂：降低共混物熔体粘度，改善加工流动性 增韧剂：提高材料的韧性 填充剂：降低成本，提高耐热性 增强剂：提高刚性，耐热性，产品收缩率 阻燃剂：提高防火能力； 抗静电剂：降低电阻率，提高导电能力。 稳定剂 热稳定剂 解决问题：防止降解，应用于热分解温度与成型加工温度接近的聚合物 如聚氯乙烯（PVC）： 结构缺陷（烯丙基氯原子、双键、不稳定氯原子） 作用： 捕捉HCl，捕捉自由基，防止进一步引发降解； 防止氧化。 抗氧剂 解决问题：氧化降解，导致断链（PP, NR)、交联(SBS) 光稳定剂 热稳定剂的分类 铅盐类： 三盐（基硫酸铅，基马来酸铅）、二盐（基亚磷酸铅、基苯二甲酸铅） 特点： 有毒，不能接触食品 热稳定性好，价格低廉 不能制造透明制品 耐候性差，易被硫化物污染 金属皂类 硬脂酸、不饱和酯酸、篦麻油酸等的金属盐 如：硬脂酸（钙、锌、钡、镉） 特点： 辅助热稳定剂 润滑作用 相容性差，量多会喷霜 组合使用：Ba/Zn, Ca/Zn 协同作用：有机锡类热稳定剂 有机锡类热稳定剂 硫醇锡类、马来酸锡类、羧酸锡类 如：京锡-8831：二马来酸单辛酯二辛基锡 十二硫醇二丁基锡 特点： 热稳定效果优异：三种抗热分解作用 有些无毒，具有透明性 用量较少：0.5~3%；价格昂贵 气味难闻：刺激性气味、臭味 抗氧剂 臭氧氧化、热氧化 抗氧剂的分类： 链终止型：与自由基（R.、ROO.）反应，中断链增长 主抗氧剂：抗氧剂1010、抗氧剂1076； 预防型： 辅助类抗氧剂 过氧化物分解剂：与过氧化物反应 金属离子钝化剂：与金属离子反