高分子材料加工工艺.pdf

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1、高分子材料加工工艺第三章高分子用添加剂1高分子材料加工工艺PolymerProcessingEngineering第三章高分子用添加剂青岛科技大学材料科学与工程学院材料物理教研室2Contents1稳定剂（防老剂）2增塑剂3润滑剂4交联配合剂5填充剂3高分子材料是以聚合物为主体的多相复合体系，即很少用纯聚合物制造产品，大多要加配合剂。添加剂是实现高分子材料成型加工工艺过程并最大限度地发挥高分子材料制品的性能或赋予其某些特殊功能性必不可少的辅助成分。辅助只是相对于实现高分子材料制品重要性而言。时至今日，添加剂已发展成一个独立的工业部门。可以说，没有添加

2、剂工业，就没有高分子材料工业。它的品种之多，在高分子材料中应用范围之广，消耗量之大，作用之重要，是尽人皆知的。4以塑料添加剂为例，现有30多个功能类、200多种化合物、4000多个牌号。目前全世界的消耗量为1100万吨/年，约为高分子化合物的11%，1994年的销售额达90亿美元。添加配合剂的目的：满足性能上的要求；满足成型上的要求；满足经济上的要求。配方技术：对于一个高分子材料，添加配合剂。加什么？加多少？如何加？5各种添加剂在高分子材料中的功能不一：6第一节稳定剂（防老剂）因高聚物分子结构的特殊性，老化是高聚物的必然规律。7为防止或抑制由老化引起

3、的破坏作用，可采用：8Contents稳定剂（防老剂）1热稳定剂2抗氧剂3光稳定剂4生物抑制剂9一、热稳定剂热稳定剂主要用于PVC塑料中，是生产PVC塑料最重要的添加剂。PVC是热不稳定性的塑料，其加工温度与分解温度相当接近，只有加入热稳定剂才能实现在高温下的加工成型，制得性能优良的制品。热稳定剂的开发和生产一开始就与PVC工业紧密联系在一起，并且成为PVC加工和应用的前提条件。热稳定剂的消耗量为树脂产量的2%∼4%。101、PVC不稳定机理主要是聚合物本身，即分子结构。主链上的C-C键的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

4、链C-C键的键能，提高聚合物的稳定性；而不规整的取代基降低聚合物的稳定性。对于PVC，虽然-Cl的极性强，但PVC主链上不对称的氯原子易与相邻的氢原子发生脱HCl反应，并且双键旁的C-Cl键受到活化，更容易脱HCl。11PVC的稳定性：在加工条件下，PVC树脂受热会发生脱氯化氢(HCl)反应和变色两大显著的变化。影响PVC热稳定性的因素有：(1)T：随着温度升高，PVC树脂的热降解大大加速。PVC在100℃时开始分解，放出HCl；当加热到130℃时，分解就比较显著；达到150℃以上时，分解变得相当严重。颜色变化：由白---微红---粉红---浅黄--

5、-褐色---红棕---红黑---黑。(2)O：氧加速了PVC树脂的热降解。2(3)光：加速了PVC树脂的热降解。在紫外光照射下，光热稳定性大大变差。(4)分子量：随PVC树脂聚合度降低，热稳定性变差。(5)HCl：脱出的HCl会加速PVC的降解（自催化现象）。12研究表明：PVC树脂的热不稳定性与其结构缺陷有关。结构缺陷包括：链端烯丙基氯原子、链内烯丙基氯原子、叔碳氯原子(统称不稳定氯原子)、端基双键、内部双键、羰基烯丙基氯原子等结构、头--头结构等。一般认为：在避光条件(热)下PVC的稳定性主要受不稳定氯原子，特别是链内烯丙基氯原子制约；而见光条件

6、(光热)下则主要由不饱和双键，尤其是端基双键决定。132、热稳定剂的作用热稳定剂的作用大致可分为两类：预防型：如中和HCl、取代不稳定氯原子，钝化杂质、防止自动氧化等；补救型：如与不饱和部位反应和破坏碳正离子盐等。(1)中和HCI。这类热稳定剂可以迅速地与PVC分解放出的HCl反应，生成无害的化合物而起稳定作用。通常有有机酸的金属皂类、某些无机酸的碱式盐类、环氧化合物、胺类、金属醇盐和酚盐及金属硫醇盐等。14(2)取代不稳定氯原子。不稳定氯原子在PVC降解过程中扮演重要角色。最有效的稳定剂应在PVC发生降解作用之前，与PVC分子上脱HCl的引发部位-

7、-不稳定氯原子发生取代反应，以对热更稳定的基团将其置换。重金属羧酸盐和硫醇盐可担当这一角色。15脱出的HCl也会与这些盐类反应，减少了起取代作用的有效量。而且，取代反应生成的重金属氯化物对PVC的降解也有促进作用，为消除这类副反应，可采用重金属羧酸盐和碱金属羧酸盐或碱土金属羧酸盐、环氧化合物复合，用协同作用提高稳定效能。16(3)钝化杂质。亚磷酸三元酯等一类稳定刑具有中和或钝化某些树脂杂质、痕量金属污染物、引发剂残余物等的作用，使PVC树脂热稳定性提高。17(4)防止自动氧化。金属硫醇盐等还具有分解氢过氧化物的二次抗氧剂效应；酚类抗氧剂能组止脱HCl

8、，亦表现出热稳定剂的作用；虽然热稳定剂可放过氧化物分解，但并用的酚类抗氧剂可捕获自由基，有利于改善稳定效能。