第二章 第二节 高分子材料的改性与配方设计

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1、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.cn1.高分子材料的改性高分子化合物改性的必要性增强产品的市场竞争力通过配方的调整，使产品始终在原料市场的波动中价格最低；适应不同客户的各种需求通过配方的调整，使产品与客户产品的技术指标一致，产品适应各种使用的要求；开拓新产品，降低企业的风险通过配方的调整，不断开拓新产品，丰富企业产品结构，降低企业风险。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

2、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

3、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）

4、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。环保：镉(Cd)：＜100ppm；铅(Pb)：＜1000ppm；汞(Hg)：＜1000ppm； 六价铬(Cr6+)：＜1000ppm溴含量＜1000ppm2.2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

5、计算原材料成本。塑料配方的计量表示法比较原材料质量份表示法质量含量法/%生产配方（直接质量法）PVCSG-5100phr85.0350g三盐2.5phr2.131.25g二盐1.5phr1.280.75g硬脂酸钙0.8phr0.680.4g硬脂酸单甘油酯0.4phr0.340.2g硬脂酸0.4phr0.340.2gPE-C6phr5.103gCaCO36phr5.103g合计117.6phr100g58.80g塑料配方计量表示法换算原材料直接质量法质量份数法质量含量法主要作用ABS1000g100phr77.52%主体树脂十溴联苯醚150g15phr11.63%主阻燃剂Sb2O360g6phr

6、4.65%助阻燃剂/阻燃协效剂SBS70g7phr5.43%增韧剂氧化剂10102g0.2phr0.16%稳定剂/氧化剂EBS3g0.3phr0.23%分散剂/扩散剂ZnSt3g0.3phr0.23%内润滑剂PE蜡2g0.2phr0.16%外润滑剂总计1290g129phr100%合计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

7、：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