第3章-塑料助剂

1、第三章 塑料加工助剂 材料学院材料学院 李晓萌李晓萌 塑料加工助剂是在树脂加工成塑料制品的过程中，为改塑料加工助剂是在树脂加工成塑料制品的过程中，为改善生产工艺和提高产品性能所添加的各种辅助材料。善生产工艺和提高产品性能所添加的各种辅助材料。 助剂在塑料加工中的地位助剂在塑料加工中的地位v 助剂的类别和品种比聚合物多得多。助剂的类别和品种比聚合物多得多。v 通过不同助剂的配合，可赋予聚合物多样的性能。通过不同助剂的配合，可赋予聚合物多样的性能。v 采用助剂进行聚合物改性，是简便有效的方法。采用助剂进行聚合物改性，是简便有效的方法。v 助剂用量小，但作用显著。助剂用量小，但作用显著。选择助剂的基

2、本要求选择助剂的基本要求v 助剂与聚合物的相容性助剂与聚合物的相容性v 助剂对加工条件的适应性助剂对加工条件的适应性v 助剂的协同作用助剂的协同作用v 制品用途对助剂的制约制品用途对助剂的制约3.1 增塑剂增塑剂 定义定义 增塑剂是添加到聚合物中，使其增加可塑性，改善加工增塑剂是添加到聚合物中，使其增加可塑性，改善加工性能，并赋予制品一定柔韧性的物质。性能，并赋予制品一定柔韧性的物质。t 通常是对热和化学试剂都较稳定的有机化合物：在一定范围内通常是对热和化学试剂都较稳定的有机化合物：在一定范围内与聚合物相容，沸点高、不易挥发的液体或低熔点固体。与聚合物相容，沸点高、不易挥发的液体或低熔点固体。

3、t 增塑过程可看作聚合物和低分子互相增塑过程可看作聚合物和低分子互相“溶解溶解”的过程，但增塑的过程，但增塑剂不应挥发出去。剂不应挥发出去。t 目前增塑剂品种超过目前增塑剂品种超过2000种，已工业化生产的约种，已工业化生产的约500种，大部种，大部分为酯类化合物，主要用于分为酯类化合物，主要用于PVC的加工。的加工。主要作用主要作用 削弱聚合削弱聚合物分子间物分子间作用力作用力t 聚合物的硬度、模量、玻璃化转变温度和软化温度下降；聚合物的硬度、模量、玻璃化转变温度和软化温度下降；t 伸长率、挠曲性、柔韧性和耐寒性提高。伸长率、挠曲性、柔韧性和耐寒性提高。增加聚合增加聚合物分子链物分子链活动能

4、力活动能力降低聚降低聚合物的合物的结晶性结晶性增加聚增加聚合物的合物的可塑性可塑性主要表现主要表现增塑方法增塑方法 v 外增塑外增塑 将低分子量的化合物或聚合物，在一定条件下，添加到聚合将低分子量的化合物或聚合物，在一定条件下，添加到聚合物中以增加塑性。如将物中以增加塑性。如将DOP加入加入PVC。 外增塑使用方便，应用广泛。缺点是有少量挥发，导致制品硬外增塑使用方便，应用广泛。缺点是有少量挥发，导致制品硬化、开裂。化、开裂。v 内增塑内增塑在聚合物分子链上引入其它取代基或短链段，或接枝的分支，使在聚合物分子链上引入其它取代基或短链段，或接枝的分支，使刚性分子变软，以增加可塑性。一般随支链长度

5、增加，增塑作用刚性分子变软，以增加可塑性。一般随支链长度增加，增塑作用加大，但超过一定长度后，反因支链结晶使增塑作用降低。加大，但超过一定长度后，反因支链结晶使增塑作用降低。在单体聚合过程中，引入第二单体共聚，破坏聚合物分子链的规在单体聚合过程中，引入第二单体共聚，破坏聚合物分子链的规整性，降低聚合物结晶度，减少分子间作用力，增加塑性。如整性，降低聚合物结晶度，减少分子间作用力，增加塑性。如VC-VAc共聚物共聚物。优点优点t内增塑系自增塑作用，无内增塑系自增塑作用，无挥发影响；挥发影响；t有较好的耐迁移性。有较好的耐迁移性。缺点缺点t使用温度范围窄使用温度范围窄t必须在聚合过程中加入，必须在

6、聚合过程中加入，应用受限。应用受限。增塑剂作用机理增塑剂作用机理 v 增塑体系中的作用力增塑体系中的作用力Y 聚合物与聚合物分子间作用力聚合物与聚合物分子间作用力(I)Y 增塑剂分子间作用力增塑剂分子间作用力(II) Y 聚合物与增塑剂分子间的作用力聚合物与增塑剂分子间的作用力 (III) 增塑剂系小分子，故增塑剂系小分子，故(II)很小，可忽略。很小，可忽略。 若为非极性若为非极性聚合物，则聚合物，则(I)小，增塑剂易插入小，增塑剂易插入，增大聚，增大聚合物分子间距离，削弱大分子间作用力，增塑作用强。合物分子间距离，削弱大分子间作用力，增塑作用强。 若若为极性为极性聚合物，则聚合物，则(I)

7、大，增塑剂不易插入大，增塑剂不易插入，需选用，需选用带极性基团的带极性基团的增塑剂，与增塑剂，与聚合物的极性基团作用，聚合物的极性基团作用，使使(III) 增大，达到增塑目的。增大，达到增塑目的。v 增塑形式增塑形式Y 隔离作用隔离作用 非极性增塑剂加入非极性聚合物中，主要通过两者间的非极性增塑剂加入非极性聚合物中，主要通过两者间的“溶剂化溶剂化”作用增塑。作用增塑。Y 相互作用相互作用 极性增塑剂加入极性聚合物中，增塑剂分子的极性基团极性增塑剂加入极性聚合物中，增塑剂分子的极性基团与聚合物的极性基团发生相互作用，破坏聚合物分子间的极与聚合物的极性基团发生相互作用，破坏聚合物分子间的极性连接，

8、削弱性连接，削弱(I)，以，以增加塑性。增加塑性。Y 遮蔽作用遮蔽作用 非极性增塑剂加入极性聚合物中，会遮蔽聚合物的极性基非极性增塑剂加入极性聚合物中，会遮蔽聚合物的极性基团，减少团，减少(I)，达到，达到增塑目的。增塑目的。 一般增塑剂都必须同时含有极性部分和非极性部分，因此一般增塑剂都必须同时含有极性部分和非极性部分，因此三种增塑作用同时存在。三种增塑作用同时存在。增塑剂分类及常用增塑剂性能增塑剂分类及常用增塑剂性能 v 按与被增塑物相容性分类按与被增塑物相容性分类Y 主增塑剂：与被增塑物相容性良好，质量比可达主增塑剂：与被增塑物相容性良好，质量比可达1:1，可，可单独使用。单独使用。Y

9、辅助增塑剂：与被增塑物相容性差，质量比约为辅助增塑剂：与被增塑物相容性差，质量比约为1:3，需，需与主增塑剂配合使用。与主增塑剂配合使用。Y 增量剂：与被增塑物相容性很差，质量比约为增量剂：与被增塑物相容性很差，质量比约为1:20，用，用以降低成本和改善某些性能。以降低成本和改善某些性能。v按增塑剂相对分子质量大小分类按增塑剂相对分子质量大小分类Y 单体型增塑剂：有明确的结构和低分子量单体型增塑剂：有明确的结构和低分子量(200500)的的简单化合物。简单化合物。Y 聚合物型增塑剂；平均分子量聚合物型增塑剂；平均分子量1000的线型聚合物。的线型聚合物。v 按使用性能分类按使用性能分类Y 耐寒

10、性增塑剂：使被增塑物在低温下有良好韧性，如癸耐寒性增塑剂：使被增塑物在低温下有良好韧性，如癸二酸二辛酯、己二酸二辛酯。二酸二辛酯、己二酸二辛酯。Y 耐热性增塑剂：使被增塑物有所提高，如偏苯三酸酯。耐热性增塑剂：使被增塑物有所提高，如偏苯三酸酯。Y 阻燃性增塑剂：改善被增塑物的耐燃性，如磷酸酯类和阻燃性增塑剂：改善被增塑物的耐燃性，如磷酸酯类和氯化石蜡。氯化石蜡。Y 防霉增塑剂：能赋予被增塑物抵抗霉菌破坏的能力，主防霉增塑剂：能赋予被增塑物抵抗霉菌破坏的能力，主要有磷酸酯类。要有磷酸酯类。Y 无毒性增塑剂：毒性很小或无毒，如磷酸二苯辛酯、环无毒性增塑剂：毒性很小或无毒，如磷酸二苯辛酯、环氧大豆油

11、。氧大豆油。Y 耐候性增塑剂：使被增塑物耐光、耐射线能力提高，如耐候性增塑剂：使被增塑物耐光、耐射线能力提高，如环氧大豆油、环氧硬脂酸丁环氧大豆油、环氧硬脂酸丁/辛酯。辛酯。v 按化学结构分类按化学结构分类Y 苯二甲酸酯类苯二甲酸酯类Y 脂肪族二元酸酯类脂肪族二元酸酯类Y 磷酸酯类磷酸酯类Y 多元醇酯多元醇酯Y 苯多酸酯苯多酸酯Y 柠檬酸酯柠檬酸酯Y 环氧化合物环氧化合物Y 含氯化合物含氯化合物Y 聚合物及石油酯聚合物及石油酯Y 反应型增塑剂：顺丁烯二酸二丁酯反应型增塑剂：顺丁烯二酸二丁酯增塑剂的选择增塑剂的选择 v相容性相容性 相容性是选择增塑剂首要考虑的因素，增塑剂与聚合物相相容性是选择增

12、塑剂首要考虑的因素，增塑剂与聚合物相容性好，则增塑效率高，增塑剂不离析、不渗出，制品柔韧性容性好，则增塑效率高，增塑剂不离析、不渗出，制品柔韧性好、寿命长。好、寿命长。Y 观察法观察法Y 溶度参数法：增塑剂与聚合物溶度参数法：增塑剂与聚合物越接近，两者相容性越好越接近，两者相容性越好Y 介电常数法介电常数法Y 特性粘数法特性粘数法v增塑效率增塑效率 使聚合物达到一定柔韧度所需增塑剂的最低用量称该使聚合物达到一定柔韧度所需增塑剂的最低用量称该增塑剂的增塑效率。增塑剂的增塑效率。v耐久性耐久性Y 耐挥发性：向空气的扩散耐挥发性：向空气的扩散 分子量小的增塑剂挥发性大；分子内具有体积较大基团分子量小

13、的增塑剂挥发性大；分子内具有体积较大基团的增塑剂，在塑化物内扩散困难，不易挥发。的增塑剂，在塑化物内扩散困难，不易挥发。Y 耐抽出性：向液体介质的扩散，包括耐溶剂、耐油性、耐抽出性：向液体介质的扩散，包括耐溶剂、耐油性、耐水性、耐肥皂水性。耐水性、耐肥皂水性。 增塑剂分子结构中烷基比例大的被汽油和非极性溶剂抽增塑剂分子结构中烷基比例大的被汽油和非极性溶剂抽出的倾向大。含苯基、酯基多的极性增塑剂或含烷基支链出的倾向大。含苯基、酯基多的极性增塑剂或含烷基支链多的难于被油抽出。多的难于被油抽出。Y 耐迁移性：向固体介质的扩散耐迁移性：向固体介质的扩散 与增塑剂本身的扩散系数及与介质的相容性密切相关。

14、与增塑剂本身的扩散系数及与介质的相容性密切相关。若与介质相容性好且极性较强，则易迁移。若与介质相容性好且极性较强，则易迁移。v环境稳定性环境稳定性 指在光、热、霉菌、化学药品作用下的稳定性。指在光、热、霉菌、化学药品作用下的稳定性。Y 耐热性耐热性 烷基支链多的，如邻苯二甲酸二异辛烷基支链多的，如邻苯二甲酸二异辛/癸酯癸酯DIOP/DIDP，耐热性比相应的正构醇差。加抗氧剂可显著改善。耐热性比相应的正构醇差。加抗氧剂可显著改善。Y 耐霉菌性耐霉菌性 PVC及其它高分子材料本身对微生物破坏作用都有较强及其它高分子材料本身对微生物破坏作用都有较强的抵抗能力，但增塑剂却是微生物的营养源，因而易受霉菌

15、、的抵抗能力，但增塑剂却是微生物的营养源，因而易受霉菌、细菌侵害。细菌侵害。 增塑剂组成和结构不同，受侵害程度也不同。长链脂肪增塑剂组成和结构不同，受侵害程度也不同。长链脂肪酸酯类最易受侵害，而邻苯二甲酸酯和磷酸酯类抗菌性强，酸酯类最易受侵害，而邻苯二甲酸酯和磷酸酯类抗菌性强，特别是以抗菌性强的酚类为原料的磷酸酯，如特别是以抗菌性强的酚类为原料的磷酸酯，如TCP、TPP。3.2 润滑剂润滑剂定义定义 聚聚合合物熔物熔体体通常具有较高的粘度，在加工过程中通过窄缝、通常具有较高的粘度，在加工过程中通过窄缝、浇口等流道时，必定要与加工机械表面产生摩擦，使熔体流动性浇口等流道时，必定要与加工机械表面产

16、生摩擦，使熔体流动性降低，严重的会使薄膜表面变得粗糙，缺乏光泽或出现流纹。需降低，严重的会使薄膜表面变得粗糙，缺乏光泽或出现流纹。需加入提高润滑性、减少摩擦、降低界面粘附性的助剂。加入提高润滑性、减少摩擦、降低界面粘附性的助剂。 润滑剂润滑剂是为改善塑料，特别是热塑性塑料，在加工成型时的是为改善塑料，特别是热塑性塑料，在加工成型时的流动性和脱模性而添加的配合剂。光泽剂、脱模剂、防粘剂均属流动性和脱模性而添加的配合剂。光泽剂、脱模剂、防粘剂均属润滑剂的范畴。润滑剂的范畴。 硬质硬质PVC和和ABS在加工时必须使用润滑剂；聚烯烃、在加工时必须使用润滑剂；聚烯烃、PS、酚、酚醛树脂、氨基树脂、醋酸纤

17、维素、不饱和聚酯、聚酰胺及橡胶加醛树脂、氨基树脂、醋酸纤维素、不饱和聚酯、聚酰胺及橡胶加工时也会使用，但主要用在硬质工时也会使用，但主要用在硬质PVC上。上。 PE、PTFE具有优异的自润滑性，不需润滑剂。具有优异的自润滑性，不需润滑剂。 主要作用主要作用 在加工过程中降低塑料材料与加工机械间和塑料材料内在加工过程中降低塑料材料与加工机械间和塑料材料内部分子间的相互摩擦，改善塑料的加工性、提高制品性能：部分子间的相互摩擦，改善塑料的加工性、提高制品性能：v 混炼、压延加工时，防止聚合物粘着料筒，抑制摩擦生热，混炼、压延加工时，防止聚合物粘着料筒，抑制摩擦生热，减小混炼转矩和负荷，从而防止聚合物

18、材料的热劣化。减小混炼转矩和负荷，从而防止聚合物材料的热劣化。v 挤出成型时，提高流动性，改善聚合物料与料筒和模具的挤出成型时，提高流动性，改善聚合物料与料筒和模具的黏附性，防止并减少滞留物黏附性，防止并减少滞留物，改善改善制品制品的外观和光泽。的外观和光泽。润滑方法及润滑机理润滑方法及润滑机理 润滑剂大多在塑料加工前，采用强制性手段加入，使其分润滑剂大多在塑料加工前，采用强制性手段加入，使其分散在塑料中；或涂布在加工设备表面。散在塑料中；或涂布在加工设备表面。v内润滑：润滑剂与聚合物有一定相容性，均匀分散在塑料中，内润滑：润滑剂与聚合物有一定相容性，均匀分散在塑料中，不易迁移。不易迁移。v外

19、润滑：与聚合物相容性很小，在加工过程中易从聚合物内外润滑：与聚合物相容性很小，在加工过程中易从聚合物内部迁移到表面，形成隔离层。部迁移到表面，形成隔离层。v 内润滑剂的塑化机理内润滑剂的塑化机理 在在PVCPVC配方中，内润滑剂与增塑剂相似，只是碳链较长、配方中，内润滑剂与增塑剂相似，只是碳链较长、极性较低，与极性较低，与PVCPVC相容性低，仅少量分子穿插于相容性低，仅少量分子穿插于PVCPVC大分子大分子分子链间，略削弱分子间内聚力，降低分子间内摩擦，使分子链间，略削弱分子间内聚力，降低分子间内摩擦，使聚合物熔体粘度降低、流动性增加，易于塑化。聚合物熔体粘度降低、流动性增加，易于塑化。 润

20、滑剂不会明显降低聚合物的润滑剂不会明显降低聚合物的TgTg和强度。和强度。v外润滑剂的界面润滑机理外润滑剂的界面润滑机理 由于相容性很小，加工过程中外润滑剂易从聚合物内部由于相容性很小，加工过程中外润滑剂易从聚合物内部迁移至表面，并在界面处取向排列，形成润滑界面，隔离了迁移至表面，并在界面处取向排列，形成润滑界面，隔离了聚合物熔体和加工设备。聚合物熔体和加工设备。v外润滑剂的涂布隔离机理外润滑剂的涂布隔离机理 将对聚合物和加工设备完全化学惰性的物质，均匀涂布将对聚合物和加工设备完全化学惰性的物质，均匀涂布在设备表面，构成连续的薄膜，起隔离作用。脱模剂属此类。在设备表面，构成连续的薄膜，起隔离作

21、用。脱模剂属此类。 脱模剂应：脱模剂应：Y表面张力小，易在设备金属表面均匀流布分散；表面张力小，易在设备金属表面均匀流布分散；Y不会因温升失去防粘性；不会因温升失去防粘性；Y挥发性小、沸点高；挥发性小、沸点高；Y粘度尽可能高，且对金属粘附力大于对聚合物粘附力粘度尽可能高，且对金属粘附力大于对聚合物粘附力润滑剂分类润滑剂分类 v 按作用机理分按作用机理分Y 内润滑剂：高级脂肪醇、脂肪酸酯、液体石蜡。内润滑剂：高级脂肪醇、脂肪酸酯、液体石蜡。Y 外润滑剂：高级脂肪酸、脂肪酰胺、石蜡。外润滑剂：高级脂肪酸、脂肪酰胺、石蜡。 两者功能不同，不可相互代替两者功能不同，不可相互代替v 按化学结构分按化学结

22、构分Y 烃类：分子量烃类：分子量350的的脂肪烃，包括石蜡、低分子量聚乙烯蜡、矿物脂肪烃，包括石蜡、低分子量聚乙烯蜡、矿物油等，外润滑性优良、内润滑性不明显。油等，外润滑性优良、内润滑性不明显。Y 脂肪酸及金属皂类：硬脂酸为润滑剂，硬脂酸皂类（硬脂酸锌脂肪酸及金属皂类：硬脂酸为润滑剂，硬脂酸皂类（硬脂酸锌/ /钙钙/ /铅）兼有外润滑剂和稳定剂作用。铅）兼有外润滑剂和稳定剂作用。Y 酯类：高级脂肪酸的低级醇酯、多元醇酯和酯蜡。由于酯基对酯类：高级脂肪酸的低级醇酯、多元醇酯和酯蜡。由于酯基对PVCPVC分子亲和力强、相容性好，起内润滑作用。分子亲和力强、相容性好，起内润滑作用。Y 脂肪酰胺类：油

23、酸酰胺、双硬脂酰胺，具有较强的外润滑性，兼抗脂肪酰胺类：油酸酰胺、双硬脂酰胺，具有较强的外润滑性，兼抗粘贴、抗静电作用。粘贴、抗静电作用。Y 有机硅类：聚二甲有机硅类：聚二甲/ /乙基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷，脱模剂乙基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷，脱模剂润滑剂的选择润滑剂的选择 选用润滑剂时，应考虑的因素包括聚合物种类、加工机选用润滑剂时，应考虑的因素包括聚合物种类、加工机械、成型方法、加工条件、助剂的配合等：械、成型方法、加工条件、助剂的配合等：v 若聚合物的流动性能满足成型工艺需要，则主要考虑外润若聚合物的流动性能满足成型工艺需要，则主要考虑外润滑作用，以保证内外平衡。滑作用，以保证内外平衡

24、。v 挤出、注射加工中，应以内润滑为重点；压延加工中，应挤出、注射加工中，应以内润滑为重点；压延加工中，应以外润滑为重点。以外润滑为重点。v 成型温度下，外润滑剂需在塑料面层形成完整的液体薄膜成型温度下，外润滑剂需在塑料面层形成完整的液体薄膜才有效，因此其熔点应比成型温度低才有效，因此其熔点应比成型温度低10103030；v 采用共聚树脂，应比均聚物增加外润滑剂；硬质品比软制采用共聚树脂，应比均聚物增加外润滑剂；硬质品比软制品多使用润滑剂；填料用量大时，需多加内润滑剂。品多使用润滑剂；填料用量大时，需多加内润滑剂。v 采用金属皂为稳定剂时，可以不加或少加润滑剂。采用金属皂为稳定剂时，可以不加或

25、少加润滑剂。v 不降低聚合物的力学强度及其他物理性能。不降低聚合物的力学强度及其他物理性能。3.3 着色剂着色剂 着色剂是为改变塑料、橡胶固有颜色的助剂。主要有无机颜着色剂是为改变塑料、橡胶固有颜色的助剂。主要有无机颜料、有机颜料和某些染料。料、有机颜料和某些染料。 色彩三要素色彩三要素v 色调色调 ：色彩的基本特征，如红、黄、蓝等：色彩的基本特征，如红、黄、蓝等v 饱和度：颜色的深浅，即浓淡饱和度：颜色的深浅，即浓淡 ，又称色度，又称色度v 亮度：色彩的明亮程度亮度：色彩的明亮程度着色目的着色目的v 使制品美观，提高商品价值；使制品美观，提高商品价值；v 使制品便于识别；使制品便于识别；v

26、隐蔽或保护内容物；隐蔽或保护内容物；v 提高制品耐候性；提高制品耐候性；v 改善光学性能和电气性能。改善光学性能和电气性能。塑料着色的方法塑料着色的方法v 内着色：塑料加工前的配料中加着色剂，强制均匀分散，使制内着色：塑料加工前的配料中加着色剂，强制均匀分散，使制品内外有均匀的色泽。品内外有均匀的色泽。v 外着色：在塑料制品表面着色，如印刷、烫金、电镀、贴花等。外着色：在塑料制品表面着色，如印刷、烫金、电镀、贴花等。着色剂的分类着色剂的分类v 按物理形态分按物理形态分Y粉状着色剂粉状着色剂-色粉色粉：分散性好、成本低，可小批量操作分散性好、成本低，可小批量操作；树脂少树脂少经历一次降解，减少制

27、品老化。运输、储经历一次降解，减少制品老化。运输、储存存、称量、混和过程中、称量、混和过程中因因飞扬产生污染飞扬产生污染。Y糊状着色剂糊状着色剂-色浆色浆Y液状着色剂液状着色剂Y固状着色剂固状着色剂-色母色母色母粒色母粒：在助剂作用下，将颜在助剂作用下，将颜/ /染料混入载体树脂，通过加热、塑染料混入载体树脂，通过加热、塑化、搅拌、剪切作用，使化、搅拌、剪切作用，使两者两者充分结合充分结合形成的形成的高浓度着色剂颗粒。高浓度着色剂颗粒。v 按化学组成及溶解性分按化学组成及溶解性分Y无机颜料无机颜料：占总消耗量占总消耗量75%75% 不溶于水和油的无机物，是塑料的主要着色剂。主要包括金属不溶于水

28、和油的无机物，是塑料的主要着色剂。主要包括金属氧氧/ /硫化物、铬酸盐、亚铁氰化物、金属及合金，如二氧化钛、硫化物、铬酸盐、亚铁氰化物、金属及合金，如二氧化钛、氧化铁、氧化锌、铬酸盐、锡化物和汞镉氧化铁、氧化锌、铬酸盐、锡化物和汞镉 无机颜料无机颜料耐耐热、热、耐光耐光，价格低，价格低，遮盖力高，但不能用于透明制遮盖力高，但不能用于透明制品，着色力品，着色力相对差，相对密度大相对差，相对密度大。Y有机颜料有机颜料 由水溶性有机染料制成的不溶于水和油的盐类。由水溶性有机染料制成的不溶于水和油的盐类。 着色力高、着色力高、分散性好、分散性好、色泽鲜艳、色泽鲜艳、耐光老化、耐光老化、相对密度小相对密

29、度小。 缺缺点为耐热性、耐候性和遮盖力方面不如无机颜料。点为耐热性、耐候性和遮盖力方面不如无机颜料。Y染料染料：占总消耗量占总消耗量2%2% 可溶性有机物。可溶性有机物。 密度小、密度小、色彩鲜艳、色谱齐全色彩鲜艳、色谱齐全、透明、透明、着色力着色力强强，但一般分子，但一般分子结构小，结构小，耐热、耐光、耐溶剂性差，易从塑料中渗出或耐热、耐光、耐溶剂性差，易从塑料中渗出或迁移迁移。着色剂的选用着色剂的选用 v 着色力和遮盖力着色力和遮盖力 着色力大小直接决定着色剂用量，一般随着着色剂粒径减少而增加，着色力大小直接决定着色剂用量，一般随着着色剂粒径减少而增加，有机颜料比无机颜料着色力高得多，当彩

30、色、白色颜料并用时，着色有机颜料比无机颜料着色力高得多，当彩色、白色颜料并用时，着色力可以得到显著提高。力可以得到显著提高。v 分散性分散性 着色剂在聚合物中以微小的粒子状态均匀分散，才能获得良好的着色着色剂在聚合物中以微小的粒子状态均匀分散，才能获得良好的着色效果。经高剪切力分散打碎大聚集体，达到要求的粒子细度，才能获效果。经高剪切力分散打碎大聚集体，达到要求的粒子细度，才能获得理想的光学效果。对颜料表面处理得理想的光学效果。对颜料表面处理( (如色母粒如色母粒) )或添加助剂，可以有效或添加助剂，可以有效地改善着色剂的分散性。地改善着色剂的分散性。v 耐热性耐热性 无机颜料的耐热性较好，基

31、本能满足塑料加工要求，而有机着色剂耐无机颜料的耐热性较好，基本能满足塑料加工要求，而有机着色剂耐热性能较差。根据树脂化学结构及加工成型温度的不同进行着色剂的热性能较差。根据树脂化学结构及加工成型温度的不同进行着色剂的选择，避免其发生明显的变色、褪色、分解甚至升华。选择，避免其发生明显的变色、褪色、分解甚至升华。v耐候性耐候性 一般无机颜料光稳定性好；酞青系、喹吖啶酮系、二恶嗪、异吲哚啉一般无机颜料光稳定性好；酞青系、喹吖啶酮系、二恶嗪、异吲哚啉酮等有机颜料的耐光性优异，可与无机颜料相比拟；蒽醌和茈酮等染料酮等有机颜料的耐光性优异，可与无机颜料相比拟；蒽醌和茈酮等染料也具有良好的耐光性。也具有良

32、好的耐光性。v耐迁移性耐迁移性 着色剂的迁移主要有三种类型：着色剂的迁移主要有三种类型：1) 1)溶剂抽出，即在水和有机溶剂中渗色；溶剂抽出，即在水和有机溶剂中渗色；2) 2)接触迁移，造成相邻的物体的污染；接触迁移，造成相邻的物体的污染；3) 3)表面喷霜，主要由于着色剂在热加工时在聚合物中的溶解度较大，而常表面喷霜，主要由于着色剂在热加工时在聚合物中的溶解度较大，而常温下溶解度较小，因而逐渐结晶析出造成的。温下溶解度较小，因而逐渐结晶析出造成的。 无机颜料在聚合物中分散一般为非均相，不会产生喷霜现象；有机颜无机颜料在聚合物中分散一般为非均相，不会产生喷霜现象；有机颜料在聚合物中和其他有机物

33、有一定的溶解性，易发生迁移，迁移的难易料在聚合物中和其他有机物有一定的溶解性，易发生迁移，迁移的难易与聚合物和其他添加剂与聚合物和其他添加剂( (尤其是增塑剂和软化剂尤其是增塑剂和软化剂) )的种类有很大关系。有机的种类有很大关系。有机酸的无机盐迁移性比较小；分子量高的比低的迁移性小。酸的无机盐迁移性比较小；分子量高的比低的迁移性小。v化学稳定性化学稳定性由于塑料的使用环境不同，要充分考虑着色剂的耐化学药品性能，如由于塑料的使用环境不同，要充分考虑着色剂的耐化学药品性能，如PVCPVC及其他含氯聚合容易分解产生氯化氢，必须使用耐酸性着色剂；其他添及其他含氯聚合容易分解产生氯化氢，必须使用耐酸性

34、着色剂；其他添加剂如抗氧剂、受阻胺光稳定剂、分散剂对颜料的影响也不容忽视加剂如抗氧剂、受阻胺光稳定剂、分散剂对颜料的影响也不容忽视v电气性能电气性能PVCPVC、PEPE等塑料大量用作电线电缆的绝缘层或护套，有些着色剂添加后，等塑料大量用作电线电缆的绝缘层或护套，有些着色剂添加后，由于颜料表面残余的电解质会导致电绝缘性的下降，因此含有可溶性盐由于颜料表面残余的电解质会导致电绝缘性的下降，因此含有可溶性盐的颜料不适用于电线电缆等塑料制品的着色，通常炭黑、钛白粉、铬黄、的颜料不适用于电线电缆等塑料制品的着色，通常炭黑、钛白粉、铬黄、酞青蓝等颜料的电气性能较好。酞青蓝等颜料的电气性能较好。v环保性能

35、环保性能制品对塑料着色剂的毒性提出要求，目前美、欧国家已明确限制使用重制品对塑料着色剂的毒性提出要求，目前美、欧国家已明确限制使用重金属，包括镉、铅、硒等着色剂；德国等限制使用一些芳香胺类染料和金属，包括镉、铅、硒等着色剂；德国等限制使用一些芳香胺类染料和有机颜料。有机颜料。3.4 阻燃剂阻燃剂 定义定义 阻燃剂是赋予易燃聚合物难燃性的功能性助剂，又称难燃剂、耐火阻燃剂是赋予易燃聚合物难燃性的功能性助剂，又称难燃剂、耐火剂或防火剂。剂或防火剂。 主要作用主要作用 延迟或防止塑料的燃烧。使其难以点燃，点燃时间增长，离火自熄。延迟或防止塑料的燃烧。使其难以点燃，点燃时间增长，离火自熄。 需具备条件

36、需具备条件 v 阻燃效果好、能长期发挥阻燃作用；阻燃效果好、能长期发挥阻燃作用；v 热稳定性好、在塑料加工温度下不分解；热稳定性好、在塑料加工温度下不分解；v 与聚合物相容性好，易分散，迁移性小；与聚合物相容性好，易分散，迁移性小；v 对塑料物理力学性能影响小；对塑料物理力学性能影响小；v 来源广泛、无毒、无臭、不污染、质高价廉。来源广泛、无毒、无臭、不污染、质高价廉。阻燃剂作用机理阻燃剂作用机理 多数阻燃剂是通过多数阻燃剂是通过吸热作用吸热作用、覆盖作用覆盖作用、抑制链反应抑制链反应、不燃不燃气体的窒息作用气体的窒息作用等若干机理共同作用达到阻燃目的。等若干机理共同作用达到阻燃目的。v 吸热

37、作用吸热作用 在高温条件下，若阻燃剂发生强烈的吸热反应，吸收燃烧放在高温条件下，若阻燃剂发生强烈的吸热反应，吸收燃烧放出的部分热量，降低可燃物表面的温度，有效地抑制或减少出的部分热量，降低可燃物表面的温度，有效地抑制或减少可燃性气体的生成及裂解成自由基的机会，阻止燃烧的蔓延。可燃性气体的生成及裂解成自由基的机会，阻止燃烧的蔓延。 Al(OH)Al(OH)3 3就是受热分解时吸收大量的热，使聚合物温度降低，就是受热分解时吸收大量的热，使聚合物温度降低，放出的可燃气体减少；而放出的水蒸气稀释可燃气体，达到放出的可燃气体减少；而放出的水蒸气稀释可燃气体，达到阻燃目的。阻燃目的。v 覆盖作用覆盖作用

38、在可燃材料中加入阻燃剂后，阻燃剂在高温下能形成玻璃状在可燃材料中加入阻燃剂后，阻燃剂在高温下能形成玻璃状或稳定泡沫覆盖层，具有隔热、隔氧、阻止可燃气体逸出的或稳定泡沫覆盖层，具有隔热、隔氧、阻止可燃气体逸出的作用，从而达到阻燃目的。作用，从而达到阻燃目的。 如有机阻磷类阻燃剂受热时能产生结构更稳定的交联状固体如有机阻磷类阻燃剂受热时能产生结构更稳定的交联状固体物质或碳化层，阻止聚合物进一步热分解，同时阻止其内部物质或碳化层，阻止聚合物进一步热分解，同时阻止其内部的热分解产物进入气相参与燃烧过程。的热分解产物进入气相参与燃烧过程。v抑制链反应抑制链反应 根据燃烧的链反应理论，维持燃烧所需的是自由

39、基。阻燃根据燃烧的链反应理论，维持燃烧所需的是自由基。阻燃剂作用于气相燃烧区，捕捉燃烧反应中的活性自由基，从而剂作用于气相燃烧区，捕捉燃烧反应中的活性自由基，从而阻止火焰的传播，燃烧区的火焰密度下降，使燃烧反应速度阻止火焰的传播，燃烧区的火焰密度下降，使燃烧反应速度下降直至终止。下降直至终止。 如含卤阻燃剂，其蒸发温度和聚合物分解温度相近，当聚如含卤阻燃剂，其蒸发温度和聚合物分解温度相近，当聚合物受热分解时，阻燃剂也挥发出来，与热分解产物同时处合物受热分解时，阻燃剂也挥发出来，与热分解产物同时处于气相燃烧区，卤素便能捕捉燃烧反应中的烃基或氢自由基，于气相燃烧区，卤素便能捕捉燃烧反应中的烃基或氢

40、自由基，使燃烧终止。使燃烧终止。v不燃气体窒息作用不燃气体窒息作用 阻燃剂受热时分解出不燃气体，将聚合物分解产生的可燃阻燃剂受热时分解出不燃气体，将聚合物分解产生的可燃气体的浓度稀释到燃烧下限以下；对燃烧区内的氧也具有稀气体的浓度稀释到燃烧下限以下；对燃烧区内的氧也具有稀释作用，阻止燃烧继续进行，达到阻燃的作用。释作用，阻止燃烧继续进行，达到阻燃的作用。 如含卤阻燃剂分解产生卤原子，与聚合物反应生成不燃气如含卤阻燃剂分解产生卤原子，与聚合物反应生成不燃气体卤化氢。体卤化氢。阻燃剂分类阻燃剂分类 v按使用方法分按使用方法分添加型：通过在可燃物中添加阻燃剂发挥阻燃剂的作用。占主导地位，使添加型：通

41、过在可燃物中添加阻燃剂发挥阻燃剂的作用。占主导地位，使用的范围比较广，约占阻燃剂的用的范围比较广，约占阻燃剂的85%85%，反应型：通过化学反应在高分子材料中引入阻燃基团，从而提高材料的抗反应型：通过化学反应在高分子材料中引入阻燃基团，从而提高材料的抗燃性，起到阻止材料被引燃和抑制火焰的传播的目的。燃性，起到阻止材料被引燃和抑制火焰的传播的目的。v按组分性质分按组分性质分无机盐类阻燃剂无机盐类阻燃剂 具有无毒、无害、无烟、无卤的优点，是目前使用最广泛的一类阻燃具有无毒、无害、无烟、无卤的优点，是目前使用最广泛的一类阻燃剂，占阻燃剂需求总量一半以上，主要有氢氧化铝、氢氧化镁、磷酸一铵、剂，占阻燃

42、剂需求总量一半以上，主要有氢氧化铝、氢氧化镁、磷酸一铵、磷酸二铵、氯化铵、硼酸等。磷酸二铵、氯化铵、硼酸等。有机阻燃剂有机阻燃剂 主要有卤系、磷酸酯、卤代磷酸酯等。主要有卤系、磷酸酯、卤代磷酸酯等。有机、无机混合阻燃剂有机、无机混合阻燃剂 主要用非水溶性的有机磷酸酯的水乳液，部分代替无机盐类阻燃剂。主要用非水溶性的有机磷酸酯的水乳液，部分代替无机盐类阻燃剂。v 按所含阻燃元素分按所含阻燃元素分 卤系阻燃剂卤系阻燃剂 磷系阻燃剂磷系阻燃剂在燃烧过程中产生了磷酸酐或磷酸，促使可燃物脱水炭化，阻在燃烧过程中产生了磷酸酐或磷酸，促使可燃物脱水炭化，阻止或减少可燃气体产生。磷酸酐在热解时还形成了类似玻璃

43、止或减少可燃气体产生。磷酸酐在热解时还形成了类似玻璃状的熔融物覆盖在可燃物表面，促使其氧化生成二氧化碳，状的熔融物覆盖在可燃物表面，促使其氧化生成二氧化碳，起到阻燃作用。起到阻燃作用。 氮系阻燃剂氮系阻燃剂 氮的化合物与可燃物作用，促进交联成炭，降低可燃物氮的化合物与可燃物作用，促进交联成炭，降低可燃物的分解温度，产生的不燃气体，起到稀释可燃气体的作用。的分解温度，产生的不燃气体，起到稀释可燃气体的作用。通过磷卤、磷氮协同效应阻燃通过磷卤、磷氮协同效应阻燃磷磷- -卤系阻燃剂卤系阻燃剂磷磷- -氮系阻燃剂氮系阻燃剂聚合物材料聚合物材料可采用的阻燃剂可采用的阻燃剂聚烯烃聚烯烃PP/PE氢氧化镁，

44、氢氧化铝，氢氧化镁，氢氧化铝，TDCPP，聚磷酸铵，八溴醚，磷酸三苯酯，六，聚磷酸铵，八溴醚，磷酸三苯酯，六溴环十二烷，溴环十二烷，MPP，硼酸锌，十溴二苯乙烷，包覆红，硼酸锌，十溴二苯乙烷，包覆红 磷，磷，TBC聚氨酯聚氨酯PUTCEP，TCPP，TDCPP，DMMP，磷酸三苯酯，磷酸三苯酯，MPP，FB不饱和聚酯不饱和聚酯UPRTCPP、TDCPP、DMMP、HBCD、TBC尼龙尼龙PA6/PA66MCA，MPP，FB，十溴二苯乙烷，十溴二苯醚，包覆红磷，十溴二苯乙烷，十溴二苯醚，包覆红磷聚酯聚酯PBT/PETTDCPP，磷酸三苯酯，磷酸三苯酯，MPP，十溴二苯乙烷，十溴二苯醚，包覆红磷，

45、十溴二苯乙烷，十溴二苯醚，包覆红磷聚苯乙烯聚苯乙烯PSTCPP，TDCPP，HBCD,MCA，TBC，MPP，十溴二苯乙烷，十溴二苯，十溴二苯乙烷，十溴二苯醚，硼酸锌醚，硼酸锌环氧树脂环氧树脂EPTCPP，TDCPP，IPPP，十溴二苯醚，十溴二苯醚，DMMP，磷酸三苯酯，十溴二苯，磷酸三苯酯，十溴二苯乙烷乙烷ABS八溴醚，磷酸三苯酯，十溴二苯乙烷，十溴二苯醚，八溴醚，磷酸三苯酯，十溴二苯乙烷，十溴二苯醚，TBC聚碳酸酯聚碳酸酯PC磷酸三苯酯，磷酸三苯酯，HBCD，MCA聚甲醛聚甲醛POMMCAv 各树脂适用的阻燃剂各树脂适用的阻燃剂3.5 发泡剂发泡剂定义定义 具有微孔结构的泡沫高分子材料，

46、如泡沫鞋底、海绵沙发垫、具有微孔结构的泡沫高分子材料，如泡沫鞋底、海绵沙发垫、床垫等，兼具固体和气体的典型特性，具有质轻、隔热、隔音、床垫等，兼具固体和气体的典型特性，具有质轻、隔热、隔音、有良好的电性能和优良的机械阻尼特性，应用广泛。有良好的电性能和优良的机械阻尼特性，应用广泛。主要作用主要作用 在特定条件下产生大量气体，在塑料和橡胶内形成多孔结构。在特定条件下产生大量气体，在塑料和橡胶内形成多孔结构。 能使处于一定粘度范围内的液态或塑性状态的塑料或橡胶形成能使处于一定粘度范围内的液态或塑性状态的塑料或橡胶形成海绵状结构或蜂窝结构的物质。它们能按照其产生气体的方式不海绵状结构或蜂窝结构的物质

47、。它们能按照其产生气体的方式不同可分为同可分为物理发泡剂物理发泡剂和和化学发泡剂化学发泡剂。 物理发泡剂及应用物理发泡剂及应用物理发泡剂物理发泡剂又称挥发性发泡剂，指在树脂受热升温时，依靠本身又称挥发性发泡剂，指在树脂受热升温时，依靠本身物理形态发生变化（挥发或升华）产生大量气体，使塑料发泡。物理形态发生变化（挥发或升华）产生大量气体，使塑料发泡。在此过程中，发泡剂化学组成不变。在此过程中，发泡剂化学组成不变。 包括：包括：Y压缩气体：压缩气体：N2、CO2Y挥发性液体挥发性液体 ：丁烷、戊烷、石油醚、氯甲烷、氟利昂：丁烷、戊烷、石油醚、氯甲烷、氟利昂Y可溶性固体：食盐、淀粉可溶性固体：食盐、

48、淀粉 物理发泡剂多用于物理发泡剂多用于热固性热固性塑料的发泡，原因是：塑料的发泡，原因是：Y 热固性聚合物的预聚物在室温下多为粘稠液体，只要发泡剂与热固性聚合物的预聚物在室温下多为粘稠液体，只要发泡剂与其相容性良好，即可混匀。树脂固化过程中，发泡剂受热挥发，其相容性良好，即可混匀。树脂固化过程中，发泡剂受热挥发，形成泡沫。形成泡沫。Y 热塑性聚合物常温下为粉末状，不易与发泡剂混匀；加工中未热塑性聚合物常温下为粉末状，不易与发泡剂混匀；加工中未达到塑料达到塑料Tm前，发泡剂已挥发，无法制得理想泡沫制品。前，发泡剂已挥发，无法制得理想泡沫制品。 化学发泡剂化学发泡剂(CBA)(CBA)及应用及应用

49、化学发泡剂化学发泡剂又称分解性发泡剂又称分解性发泡剂。能够均匀分散在树脂中能够均匀分散在树脂中的固态化的固态化合物，在树脂加工过程中受热发生化学变化（分解）迅速产生合物，在树脂加工过程中受热发生化学变化（分解）迅速产生一种或多种气体，使聚合物发泡。一种或多种气体，使聚合物发泡。根据化学结构可分为根据化学结构可分为：Y无机发泡剂无机发泡剂：碳酸氢钠：碳酸氢钠/铵铵Y有机发泡剂有机发泡剂：偶氮偶氮类类(AIBN)、磺酰肼类磺酰肼类、亚硝基化合物亚硝基化合物 化学化学发泡剂发泡剂最大特点是在特定温度范围内受热分解，因此只最大特点是在特定温度范围内受热分解，因此只适用于在此温度范围内具有一定熔体粘度的

50、聚合物。适用于在此温度范围内具有一定熔体粘度的聚合物。 化学发泡剂多用于化学发泡剂多用于热塑性热塑性塑料的发泡，且需注意：塑料的发泡，且需注意：Y 化学发泡剂的分解温度需大于聚合物的熔点；化学发泡剂的分解温度需大于聚合物的熔点；Y 热塑性聚合物应有适宜的熔体粘度，否则无法制得理想的泡沫热塑性聚合物应有适宜的熔体粘度，否则无法制得理想的泡沫制品。可通过加入增塑剂调节。制品。可通过加入增塑剂调节。理想的化学发泡剂应具有的特性：理想的化学发泡剂应具有的特性：Y必须在狭窄的温度范围内分解产生气体必须在狭窄的温度范围内分解产生气体;Y气体气体释放释放速率速率快快，且能被温度、压力和活性剂，且能被温度、压

51、力和活性剂等因素等因素控制控制；Y分解放出的气体和分解残渣分解放出的气体和分解残渣应应无腐蚀性、无毒、不可燃，气体无腐蚀性、无毒、不可燃，气体应无不良气味，残渣应无色应无不良气味，残渣应无色;Y本身及本身及产生的气体容易分散或溶解在聚合物中产生的气体容易分散或溶解在聚合物中，不影响塑料原，不影响塑料原有性能有性能;Y分解不应释放大量的热分解不应释放大量的热，以免聚合物基质被热损伤以免聚合物基质被热损伤;Y本身本身及其分解产物不应影响聚合或熔融速率及其分解产物不应影响聚合或熔融速率;Y在密闭模具中，不因系统内压力的增加而影响其气体在密闭模具中，不因系统内压力的增加而影响其气体释放释放速率速率。3

52、.6 抗静电剂抗静电剂 Antistatic agent 定义定义 抗静电剂是添加到树脂中或涂覆在塑料制品、合成纤维表面，抗静电剂是添加到树脂中或涂覆在塑料制品、合成纤维表面，以防止聚合物静电危害的助剂，简称以防止聚合物静电危害的助剂，简称ASA。 主要作用主要作用 将体积电阻高的高分子材料将体积电阻高的高分子材料表面层表面层的电阻率降低到的电阻率降低到1010以下，以下，从而减轻材料在加工、使用过程中静电积累或泄露掉材料表面产从而减轻材料在加工、使用过程中静电积累或泄露掉材料表面产生的静电荷。生的静电荷。 因聚合物分子链均由共价键组成，既不能电离，也不能传导因聚合物分子链均由共价键组成，既不能电离，也不能传导电子，塑料多具有优良的电绝缘性，电阻率在电子，塑料多具有优良的电绝缘性，电