《热稳定剂》PPT课件

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1、第四章热稳定剂高分子材料的老化及影响因素光降解问题光稳定剂一节讨论热降解问题热稳定剂一节讨论自动氧化降解问题抗氧剂一节讨论4.1概述定义：在某些物质或材料中加入少量物质，使其在加工或使用过程中不因受热而发生化学变化，或延缓这种变化达到延长寿命，这种少量物质就是热稳定剂。PVC塑料遇到难题在PVC的加工过程中，其加工温度高于其分解温度。PVC塑料在160℃以上才能加工成型。而在120℃－130℃时，开始加热分解，释放出HCl气体，~CH＝CH－CH＝CH－CH＝CH~＋3HCl解决方法：在PVC中含有少量的铅盐、金属皂，

2、酚，芳胺等杂质时，不影响其加工和应用，又能延缓其热分解的作用。聚氯乙烯工业与热稳定剂工业相互并存，缺一不可。~CH2－CH－CH2－CH－CH2－CH~ClClCl4.2合成材料热稳定剂的分类4.3合成材料的热降解及热稳定剂的作用机理4.3.1合成材料的热降解当高分子材料受热达到键的断裂，即发生了热降解。三种表现形式。热降解的形式非链断裂降解随机链断降解解聚反应热降解三种表现形式1非链断裂降解（最常见形式）从高分子链上脱下小分子，(如HCl,NH3,H2O,HOAc等)导致材料性能的变化为非链断裂降解（改变链结构，链未

3、断裂）典型的如聚氯乙烯的脱HCl、聚醋酸乙烯酯的脱酸反应：2随机链断裂降解键的断裂发生高分子链上，从而产生了各种无规律的低分子，导致材料遭到了严重的破坏，这一过程称作随机链断裂降解。如聚乙烯的热降解：降解反应中，高分子链从其分子组成的弱键发生断裂，分子链断裂成数条聚合度减小的分子链。分子量下降迅速，但产物是仍具有一定分子量的低聚物，难以挥发，因此重量损失较慢。3解聚反应高分子材料链断裂式有规律的，只是分解成了聚合前的单体，称为解聚反应。实例：有机玻璃解聚回收甲基丙烯酸甲酯单体~CH2－C－CH2－C•CH3COOCH3

4、CH3COOCH3~CH2－C•＋　CH2＝CCH3COOCH3CH3COOCH3T＜270℃4.3.2非链断裂热降解反应机理1自由基机理2离子机理3单分子机理pvc行业普遍认可的降解理论1自由基机理在氧化或某些杂质催化下产生氯自由基，然后引发了热降解。2离子机理由于C-Cl极性键的诱导效应使与氯相连的碳常带部分正电荷，同时也使与其相临近的亚甲基上H常带部分诱导正电荷δ+与Cl-相互吸引，呈环状过滤态脱去氯化氢3单分子机理在热能作用下达到脱去HCl的能量，使其脱去4.3.3非键断裂热降解的影响因素1聚合物结构的影响2氧

5、的影响3氯化氢的影响1聚合物的热稳定性主要决定于结构（1）支链影响影响不大（2）不饱和度影响（3）聚合度影响（4）分子量分布的影响影响不大不饱和度影响1双键的存在促进了与之相连的β碳上形成的自由基或阴阳离子，促使热裂解。2双键能与聚合物材料中所含杂质或三线态的氧自由基相互作用促进热降解反应的进行。典型的例子是烯丙基氯的存在，使PVC很不稳定聚合度影响PVC脱氯化氢的速度与分子量成反比分子量越大速度越慢2氧的影响加速脱HCl速度使聚合物褪色降低分子量3氯化氢的影响自动催化作用4.3.4热稳定剂的作用机理基于热老化的作用机

6、理，热稳定剂需要以下功能（1）能置换高分子链中存在的活泼原子，得到更稳定的化学键和减小引发脱氯化氢反应的可能性（2）能够迅速结合脱落下来的氯化氢，抑制其自动催化作用（3）通过与高分子材料中所存在的不饱和键进行加成反应，而生成饱和的高分子链，以提高该合材料的热稳定性（4）能抑制聚烯结构的氧化与交联（5）对聚合材料具有亲和力，而且是无毒或低毒的（6）不与其他添加剂作用一种热稳定剂不能完全满足上面要求，需针对不同材料分别使用以及与其他添加剂复合使用。（1）盐基性铅盐的作用机理1捕获脱落的氯化氢而抑制了其自动催化作用2置换烯丙

7、基氯，起稳定作用（2）脂肪酸皂类的作用机理1捕获脱落的氯化氢2与PVC中的活泼Cl原子形成配位化合物而起到提高配合物热稳定性。金属原子配位数不同，具体的反应式不同，例Zn是四配位3酯基的形成4交联反应氯化氢被捕获后，两个降解的链相互交联，就破坏了共轭体系，达到提高热稳定性的目的（3）有机锡类的作用机理1捕获HCl2分解过氧化物3捕获自由基4与不稳定氯原子反应主要是与高分子材料上的Cl-配位形成络合物，再使有机锡上的惰性基团与活泼氯原子互换，形成惰性基团取代的聚合材料有机辅助热稳定剂（4）亚磷酸酯作用原理作为热稳定剂的五

8、个作用（1）金属离子螯合剂例如与锌键合作用，消除了ZnCl2的自动催化作用。(2)置换烯丙基氯(3)捕捉氯化氢（4）分解过氧化物(5)与多烯加成，与高分子链上的双键加成，提高抗氧化性（5）环氧化物作用原理作用：(1)捕捉HCl(2)置换烯丙基氯（6）多元醇作用原理（7）含氮化合物作用原理脲衍生物主要捕获HCl（7）β－二酮化合物作