材料添加剂化学第二版课件教学课件 作者 辛忠 编著第七章 增塑剂.ppt

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1、材料添加剂化学增塑剂的结构与增塑性能的关系2增塑剂的种类、合成及性质3增塑机理1第七章增塑剂增塑剂的应用4增塑剂的发展趋势57.1增塑机理12增塑作用的表观理论增塑作用的微观机理3反增塑7.1.1增塑作用的表观理论7.1.1.1润滑理论Brron、Clark和Debell等提出润滑理论，该理论认为增塑剂是起界面润滑剂的作用，聚合物能抵抗形变而具有刚性，是因为聚合物大分子间具有摩擦力（作用力）。7.1.1增塑作用的表观理论7.1.1.1润滑理论7.1.1增塑作用的表观理论7.1.1.2凝胶理论该理论认为聚合物（主要指无定形聚合

2、物）的增塑过程是力图使组成聚合物的大分子分开，而大分子之间的吸引力又尽量使其重新聚集在一起的“时开时集”动态平衡的过程。7.1.1增塑作用的表观理论7.1.1.2凝胶理论7.1.1增塑作用的表观理论7.1.1.3自由体积理论自由体积理论则认为，增塑剂加入后会增加聚合物的自由体积（自由体积指晶体、玻璃态和液体的自由空间，是它们在绝对零度时的体积同一温度下所测得的实际体积之差。主要由链段的移动、侧链的移动以及主链的移动决定；末端功能基增多、侧链增加、长度增加等都会使自由体积增大）。7.1.1增塑作用的表观理论7.1.1.3自由体

3、积理论7.1.2增塑作用的微观机理7.1.1.3自由体积理论增塑剂分子插入聚合物大分子之间，削弱大分子间的作用力而达到增塑，有三种作用形式。（1）隔离作用：式中，B为比例常数；V为增塑剂的体积分数。7.1.2增塑作用的微观机理7.1.1.3自由体积理论（2）相互作用：式中，K为比例常数；n为增塑剂的摩尔数。7.1.2增塑作用的微观机理7.1.1.3自由体积理论（3）遮蔽作用：非极性增塑剂加到极性聚合物中增塑时，非极性的增塑剂分子遮蔽了聚合物的极性基团，使相邻聚合物分子的极性基不发生或很少发生作用，从而削弱聚合物分子间作用力，

4、达物理改性剂到增塑目的。7.1.3反塑性7.1.3反塑性7.2增塑剂的结构与增塑性能的关系12结构与相容性的关系结构与增塑效率的关系34结构与耐寒性的关系结构与耐老化性的关系56结构与耐久性的关系结构与毒性的关系7.2.1结构与相容性的关系增塑剂与树脂的相容性跟增塑剂本身的极性及其二者的结构相似性有关。通常，极性相近且结构相似的增塑剂与被增塑树脂相容性好。不同结构的烷基其相容性顺序为：芳环>脂环族>脂肪族（如邻苯二甲酸二辛酯>四氢化邻苯二甲酸二辛酯>癸二酸二辛酯）。环氧化合物、脂肪族二羧酸酯、聚酯和氯化石蜡与PVC的相容性差

5、，多为辅助增塑剂。7.2.2结构与增塑效率的关系在烷基碳原子数和结构相同的情况下，其增塑效率为己二酸酯>邻苯二甲酸酯>偏苯三酸酯。另一方面，增塑剂分子内极性的增加、支链烷基的增加、环状结构的增加，都可能是造成其塑化效率降低的原因。7.2.3结构与耐寒性的关系相容性好的增塑剂耐寒性都较差，特别是当增塑剂含有环状结构时耐寒性显著降低。不同结构酯类增塑剂其耐寒性顺序为：芳环<脂环族<脂肪族（如邻苯二甲酸二辛酯<四氢化邻苯二甲酸二辛酯<癸二酸二辛酯）。7.2.4结构与耐老化性的关系从上式来看，似乎碳原子上氢原子少的醇，其热稳定性好。

6、但实际上热稳定性顺序为：邻苯二甲酸二正辛酯>邻苯二甲酸二辛酯（2-乙基己醇）。在增塑剂中加入抗氧剂可显著改善其热稳定性。7.2.5结构与耐久性的关系（1）结构与耐挥发性的关系分子量小的增塑剂挥发性大，同时，一般与PVC树脂相容性好的增塑剂其挥发性较大，分子内具有体积较大的基团的增塑剂，由于它们在塑化物内扩散比较困难，所以挥发性较小。7.2.5结构与耐久性的关系（2）结构与耐抽出性的关系耐抽出性包括耐油性、耐溶剂性、耐水性和耐肥皂水性等。在增塑剂分子结构中，其烷基相对比例大些的，则被汽油或油类溶剂抽出的倾向大一些；相反，苯基、

7、酯基多的极性增塑剂和烷基支链多的增塑剂就难被油抽出，这是因为增塑剂分子在塑化物中扩散更困难的缘故。（3）结构与耐迁移性的关系增塑剂分子量大的，具有支链结构或环状结构的增塑剂是较难迁移的。7.2.6结构与毒性的关系一般的增塑剂（除少数品种外）或多或少都是有一定毒性的。脂肪族二元酸酯是毒性很低的一类增塑剂。含氯增塑剂中氯化石蜡基本上无毒，但氯化芳香烃比氯化脂肪烃的毒性要强得多，环氧增塑剂是毒性较低的一类增塑剂。柠檬酸酯类增塑剂是无毒增塑剂。磷酸酯是毒性较强的增塑剂7.3增塑剂的种类、合成及性质12增塑剂的种类有机酸酯类34磷酸酯

8、聚酯56环氧化物其他类型的增塑剂7.3.1增塑剂的种类（1）按化学结构分类①有机酸酯类邻苯二甲酸酯类、苯多羧酸酯类、柠檬酸酯类、苯甲酸酯②磷酸酯类脂肪族二元酸酯类③聚酯类己二酸丙二醇类聚酯、壬二酸类聚酯④环氧酯类环氧化油、环氧脂肪酸酯和环氧四氢邻苯二甲酸酯等⑤含氯化合物类各种含氯的氯化石蜡