润滑剂、流变改性剂、阻燃剂.ppt

1、塑料原料与助剂,23:16,2,参考书,参考书： 1.塑料原料与助剂 科技出版社 段予忠 2.塑料工业 石油化学出版社 上海合成树脂研究所 3.合成树脂及塑料手册 化工部科技情报所 4.橡胶塑料加工助剂 化工出版社 15.塑料加工技术应用手册 机械出版社 李祖德,23:16,3,第三章 润滑剂,塑料在成型加工过程中，存在着多种形式的摩擦现象。 熔融状态的材料内部分子之间产生粘性流动的内部摩擦； 固体颗粒（如填料）间的摩擦及熔体与固体添加剂颗粒的摩擦； 塑料材料与加工设备表面的粘附现象，造成塑料熔体与设备金属壁面间的摩擦（即外部摩擦）。,23:16,4,过度的摩擦使流动困难，易产生大量的摩擦热，

2、还能引起物料的分解，反映到制品上则表现为质量下降。为此，需要使用润滑剂。尤其对聚氯乙烯的成型加工，润滑剂的重要性并不亚于热稳定剂。 由此可见，润滑剂是为了改善塑料在成型加工时的流动性和脱膜性，从而提高制品性能的一种添加助剂。,23:16,5,1.润滑剂作用机理,润滑剂的作用在于减少聚合物分子链间的摩擦力，改进聚合物熔体的流动性能，减少聚合物与加工机械之间的摩擦，避免它们之间的粘附，提高制品表面的光洁度。 润滑剂按作用机能分类：可分为内润滑和外润滑剂，但内外润滑剂之间并没有严格界限。内润滑剂与树脂间有一定的相容性，它能够减少树脂分子链间的内聚力，降低熔融粘度，减弱高分子间的内摩擦，延长加工时间，

3、改善流动性及提高透明性的作用。外润滑剂与树脂间的相容性很小，成型加工时，润滑剂能在加工机械的受热金属表面与聚合物的界面形成润滑界面，从而减少粘附和摩擦。,23:16,6,2.1.金属皂类：这是一类润滑性较好的润滑剂兼稳定剂，润滑性的大小由脂肪酸烷基链的长短决定，非极性部分脂肪酸烷基链越长，润滑性越大，如硬脂酸蓖麻油酸月桂酸，但润滑性大的则印刷性、焊接性下降。Pb、Ca、Ba、Cd、Zn等润滑性依次降低。,2.润滑剂常见品种,23:16,7,2.2. 饱和烃类：通式CnH2n+2，有液态和固态之分。 液体石蜡，一般是C16C20的饱和烃的混合物，可作透明润滑剂。 石蜡（高熔点石蜡），白色块状，一

4、般是C20C40的直链烷烃，含有少量支链，熔点5070，外润滑作用较强，用量不宜过大，最好与内润滑剂并用，在聚氯乙烯中使用较普遍，用量一般在0.5份以下。 低分子量聚乙烯（聚乙烯蜡），分子量10001200的聚乙烯称低分子量聚乙烯，具有较好的化学稳定性和热稳定性、较高的软化温度和熔融粘度，电性能优良，熔点110125。,23:16,8,2.3. 硬脂酸及其衍生物 硬脂酸：十八烷酸，C17H35COOH一般工业用的为白色或微黄色粒状或块状物，纯度为4097%，为混合物，熔点为60无毒，是聚合物最常用的润滑剂之一，一般用量030.5份，用量大时，会出现喷霜现象并影响制品的透明性。 脂肪酸类：这类润

5、滑剂包括硬脂酸正丁酯、硬酯酰胺和油酰胺，可用在聚烯烃和聚氯乙烯中，制造透明制品。,2.润滑剂常见品种,23:16,9,2.4. 其他润滑剂 辅助增塑剂，如乙酰蓖麻油酸酯类、脂肪族二元酸酯类为具有润滑性的辅助增塑剂，能降低软化温度。 有机锡脂肪酸盐，这类中有二月桂酸二丁基锡、硬脂酸二丁基锡。 硅油类，二甲基硅油、二乙基硅油、苯甲基硅油等具有润滑性能，也可做脱模剂。,23:16,10,2.5. 复合润滑剂 复合润滑剂不仅使用方便，而且润滑性能好，能够使内部和外部润滑性能平衡；在挤出过程中，使初期润滑效果、中期润滑效果和后期润滑效果相互平衡。常见的复合润滑剂有如下几类：金属皂类和石蜡烃类复合润滑剂；

6、稳定剂与润滑剂复合体系；以褐煤蜡型酯为主体的复合润滑剂；脂肪酰胺与其他润滑剂复合物；石蜡烃类复合润滑剂。,2.润滑剂常见品种,23:16,11,3.1硬制品中的用量较软制品多。 3.2填料用量较大时，润滑剂用量较多。 3.3层压、模压、压延成型以外润滑为主；挤出、注射成型以内润滑为主。 3.4成型时要考虑内外润滑平衡；挤出、注射成型只考虑内润滑，会造成粘附设备；压延只考虑外润滑会出现打滑的现象。 3.5电线电缆配方中一般不使用硬脂酸做润滑剂，用金属皂类。,3.润滑剂的使用方法,23:16,12,一、加工改性剂的定义 加工改性剂主要是为了改善聚氯乙烯（PVC），尤其是硬质PVC 的成型加工性能而

7、开发的一类改善性助剂。聚氯乙烯的难以加工特性表现在它呈热敏性，它的加工温度和分解温度比较接近，它的熔融黏度大，流动性差，所以在加工设备中停留的时间比一般树脂长，容易在设备的死角结焦分解，而且聚氯乙烯熔体的热强度低，且黏结力不高，容易发生熔融破碎，使用加工改性剂可以克服这些缺点。加工改性剂在改善加工性能的同时，在一定程度上对材料的冲击韧性也有所提高。而冲击改性剂在提高冲击强度的同时，对成型加工性能也有一定的改善，因此加工改性剂与冲击改性剂并无严格的界限，只有相对的意义。,第四章 塑料用加工改性剂,23:16,13,1.他们能加速并控制PVC 的熔化过程。 2.他们对完全熔化的PVC 熔体的流变学

8、性能有强烈的影响 常见品种：ACR（甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸共聚物）、PMMA、 MBS（甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物） 硬质PVC中用量为2phr左右,二、加工改性剂的作用原理与常见品种,23:16,14,第五章 阻燃剂,1简介：塑料是富含碳和氢的合成有机材料，因而是可燃性的。要将塑料广泛应用于建筑、电气、交通、采矿及其他工业，则必须满足阻燃法规的阻燃要求以及有关技术要求。 对塑料阻燃要求的规定已经很具体，并且可以借助于各种不同的燃烧试验进行调控。由于塑料必须用阻燃剂处理以满足阻燃要求，人们研制开发了各种各样的阻燃剂配方。 同大多数添加剂相比，阻燃剂会明显降低塑料的性能。因此必须在阻燃

9、剂引起塑料性能降低和要求改进防火安全间进行综合权衡。理想的阻燃剂应当易于引入塑料并与之相容（即不渗出），且不改变其力学性能。,23:16,15,阻燃剂还应当无色、有优良的光稳定性、耐老化且耐水解。阻燃剂必须和聚合物的降解温度相匹配，即阻燃作用始于塑料降解温度以下，且持续于整个降解温度范围内。阻燃剂还必须无腐蚀性、耐温、少量而高效、无味，无有害的生理影响。此外，要求阻燃剂只放出少量的烟及有毒气体且尽可能廉价。 为得到以上各种很难得到的性能，针对各种塑料各自的不同应用，已经开发出了许多阻燃配方。这些阻燃配方是以阻燃剂为主，加入增效剂和填充剂而成的。,简介,23:16,16,燃烧是一种连续的物理化学

10、过程，在该过程中，高潜热的物质和氧气反应，释放出光和热，并且生成了低能量产物：水、二氧化碳和一氧化碳。在给定能量的情况下，材料的升温速度取决于其比热容、密度、导热性、潜热及其蒸发热。把某种塑料材料加热到分解温度时，即开始燃烧并产生大量可燃性分解产物，如烃、氢气和一氧化碳。这些裂解气体和空气中氧气混合达到燃点，经引燃或自燃即开始燃烧。,2、阻燃剂作用机理,23:16,17,阻燃剂应能抑制甚至中断燃烧过程。依据各自的特性，阻燃剂能以物理方式或化学方式在固相、液相或气相中起作用。从而在燃烧过程的某个特定阶段如加热、分解、引燃或火焰的扩张期间实现阻燃。,23:16,18,（一）物理方式阻燃 物理方式阻

11、燃有如下几种： 冷却：用添加剂产生的吸热过程使材料基质冷却至持续燃烧所需温度以下。例如：氢氧化铝（三水合物）。 形成保护层（涂层）：用固相或气相保护层把浓缩可燃层与气相隔开，从而使可燃层冷却，只放出少量裂解气体，同时使燃烧所必需的氧气被隔绝且热传递受阻。例如：磷化物。 稀释：加入惰性物质（如填料）和分解时放出惰性气体的添加剂，以稀释固相或气相中的可燃性物质，从而使温度达不到混合气体的燃点，实现阻燃。例如：氢氧化铝。,2、阻燃剂作用机理,23:16,19,（二）化学方式阻燃 能阻止燃烧过程的最重要的化学反应是在固相和气相中发生的： 固相中发生的反应：有两种类型。 阻燃剂能加速聚合物的降解，同时使

12、聚合物产生显著流动特征，并因此导致了熔体滴落。例如：延展性聚苯乙烯中的过氧化物。 阻燃剂能使聚合物表面生成炭黑。如通过阻燃剂的脱水作用在聚合物中形成双键，从而形成炭黑，进而经环化反应和交联反应形成炭化层。例如：磷化物。,2、阻燃剂作用机理,23:16,20,3、阻燃剂分类,阻燃剂可以分为反应型和添加型两种。在混用时还可产生具有重要实际意义的协同作用。 （一）反应型阻燃剂 作为反应组分一起，以化学键键人聚合物分子中，从而不会析出也不会挥发，保持了其阻燃性。此外，反应型阻燃剂没有增塑作用，不会影响聚合物的热稳定性。这种阻燃剂多用在易于引入的热固性材料（特别是聚酯、环氧树脂、聚氨酯）中。 （二）添加

13、型阻燃剂 可以在聚合反应前或反应过程中引入塑料中，更多的是在聚合反应后引入。这种阻燃剂特别适用于热塑性塑料。如果能和塑料相容，还可同时作增塑剂，否则亦可作为填充剂。,23:16,21,3.1含卤阻燃剂 含卤阻燃剂的阻燃效果依FClBrI的顺序增强。而含氟阻燃剂和含碘阻燃剂由于不能“有效”终断燃烧过程，在实际中并不采用。前者是由于C-F 键太强而不能有效捕捉自由基。相比之下C-I 键则太弱而用很少一些能量即可造成破坏，结果影响了聚合物性能（如光稳定性），使阻燃性能在降解温度以下已经丧失。剩下的两种含卤阻燃剂中含溴阻燃剂更为有效，因为C-Br 键较弱，这有利于阻燃。并且已经证明，有效试剂溴化氢能在

14、很窄温度范围内释放出来，结果在火焰区形成很高浓度。而氯化氢形成于含氯产物，要在较宽温度范围内才释放出来，在火焰区难以形成很高浓度，故而阻燃效果较低。,3、阻燃剂品种,23:16,22,3.2含磷阻燃剂 含磷阻燃剂主要影响发生在凝聚相中的反应。在高含氧材料中，如含氧塑料、纤维素及其衍生物中，含磷阻燃剂尤为有效。和卤化物相比，含磷阻燃剂种类更多，呈现出多种氧化态。如磷类、氧化磷、磷化合物、磷酸盐、红磷、亚磷酸盐和磷酸盐均可用作阻燃剂。通常磷化物中也含有卤素，尤其是溴，能增强阻燃效果，但是否有协同作用尚不明确。许多磷化物呈液态，并有增塑作用。,3、阻燃剂品种,23:16,23,3.3无机阻燃剂 在塑

15、料降解温度范围内，即150-400间，少数无机化合物由于惰性太强而具有一定的阻燃性，可以用作塑料阻燃剂。 使用最为广泛的无机阻燃剂，如氢氧化铝和含硼化合物，是以物理方式来影响燃烧过程的，这与三氧化锑不同，三氧化锑是与含卤阻燃剂结合而以化学方式阻止燃烧过程的。不像有机化合物那样，无机阻燃剂即使受热也不会蒸发，但能分解放出不可燃性气体如水或者二氧化碳，从而稀释了可燃性裂解气，并将聚合物表面与氧气隔绝，且使热返回中断。此外，无机阻燃剂还能形成玻璃状保护层，也同样起到了隔绝氧气和中断热返回的作用。,3、阻燃剂品种,23:16,24,3.4 可膨胀石墨（EG） 可膨胀石墨是近年出现的一种新型无卤阻燃剂。

16、它是由天然石墨经浓硫酸酸化处理，然后经水洗、过滤、干燥后，再在9001000 下膨化制得。可膨胀石墨膨胀的初始温度为220左右，一般在220开始轻微膨胀，23O-28O迅速膨胀，之后体积可达原来的100多倍，甚至280倍。可膨胀石墨主要起以下作用；在高聚物表面形成坚韧的炭层，将可燃物与热源隔开；在膨胀过程中大量吸热，降低了体系的温度；在膨胀过程中释放夹层中的酸根离子，促进脱水碳化，并能结合燃烧产生的自由基从而中断链反应。可膨胀石墨与磷化合物、金属氧化物复合使用能产生协同作用，加入少量就能达到阻燃目的。,3、阻燃剂品种,23:16,25,4.5 聚磷酸铵 聚磷酸铵(APP)是一种性能良好的无机阻燃剂，是目前磷系阻燃剂比较活跃的研究领域，其外观为白色粉末，分解温度256，聚合度在1O一2O之间为水