高分子材料加工成型第二章添加剂

高分子材料加工成型第二章添加剂第一页，共三十六页，编辑于2023年，星期二第一节稳定剂Stabilizer

老化aging：

高分子材料在使用和成型加工过程中受内在因素，如分子结构、成型加工时选用的添加剂及其用量、成型加工方法等；外界因素如物理（光、热、应力、电场、射线）、化学（氧、臭氧、重金属离子、化学介质）和生物因素（微生物、昆虫等）的作用下，发生表面状态、物理机械性能和结构的变化，甚至失去使用价值。第二页，共三十六页，编辑于2023年，星期二老化的表现形式modality外观appearance物理性能physicalperformance机械性能mechanicalperformance电性能electricalperformance结构structure老化的原因reason

光light、热heat、氧oxygen是主要因素 自动氧化+热分解→聚合物降解automaticoxidation+heatdecomposition→polymerdegradation

第三页，共三十六页，编辑于2023年，星期二防止或抑制老化的方法引入带有功能性基团的单体共聚改性可采用加稳定剂（此为主要方法）对活泼端基作消活处理第四页，共三十六页，编辑于2023年，星期二StabilizerPoly(vinylchloride)isrelativelyunstabletoheatandlight.Thermalinitiationinvolveslossofachlorineatomadjacent(邻近的)tosomestructuralabnormality(变态,畸形,异常性)whichreducesthestabilityoftheC-Clbond,suchasterminalunsaturation（不饱和现象）.ThechlorineradicalsoformedabstractsahydrogentoformHCl;theresultingchainradicalthenreactstoformchainunsaturationwithregenerationofachlorineradical.第五页，共三十六页，编辑于2023年，星期二Thereactioncanalsobeinitiatedbyultravioletlightwhichisabsorbedatunsaturatedstructureswithliberationofanadjacentchlorineatom.Inthepresenceofoxygen,bothchainreactionsareaccelerated,andketonic(酮)structuresareformedinthechain.第六页，共三十六页，编辑于2023年，星期二一、热稳定剂——主要用于PVC塑料中1、PVC稳定性的影响因素influencingfactor温度temperature氧oxygen光light型号type脱出的HCl第七页，共三十六页，编辑于2023年，星期二2、热稳定剂的作用——补救和预防中和HCl取代不稳定氯原子钝化杂质防止自动氧化与不饱和部位反应破坏碳正离子盐第八页，共三十六页，编辑于2023年，星期二Stabilizersarealmostinvariablyaddedtoimprovetheheatandlightstabilityofthepolymer.Metallicsaltsoflead(铅盐),barium(钡),tin（锡）,orcadmium（镉）areused.Oxides（氧化物）,hydroxides（氢氧化物）,orfatty-acidsalts（脂肪酸盐）aremosteffective.Epoxyplasticizersaidmateriallyinstabilizingtheresin.Freeradicalacceptanceappearstobeaprominentmechanismofstabilization.HClacceptorshavebeenused.第九页，共三十六页，编辑于2023年，星期二3、热稳定剂的种类及选择thekindofheatstabilizersandhowtochoice常用热稳定剂incommonuse，表2-1(P70）：铅盐saltsoflead硬脂酸盐stearate有机锡organictin复合稳定剂compoundstabilizers稀土rareearthstabilizers环氧化合物等Epoxystabilizers选择热稳定剂的依据（P71）：

thebasistochoiceheatstabilizers第十页，共三十六页，编辑于2023年，星期二二、抗氧剂（防老剂）antioxidant1、自动氧化老化概念：高分子材料在制备、成型加工和使用过程中会发生氧化反应。这种反应通常发生在室温至150℃之间，按典型的链式自由基理进行，具有自动催化特征机理：P73臭氧老化：取代基、空间位阻、立体化学等结构因素第十一页，共三十六页，编辑于2023年，星期二2、抗氧剂的作用及分类作用：抑制inhibiting或延缓staving高分子材料自动氧化速度auto-oxidizing-rate类型： 链终止型预防型过氧化物分解剂金属离子钝化剂用量塑料中0.1-1%橡胶中1-5份第十二页，共三十六页，编辑于2023年，星期二抗臭氧剂和抗氧剂的区别抗臭氧剂的分类物理防护化学防护3、常见的抗氧剂P75表2-4，较多的是酚类和对苯二胺类第十三页，共三十六页，编辑于2023年，星期二4、抗氧剂的选用加入方式材料合成后立即加入在材料成型加工中加入选用原则色污现象稳定性溶解性和乳化性相容性和迁移性挥发性和毒性第十四页，共三十六页，编辑于2023年，星期二三、光稳定剂高分子材料的光降解作用及分类聚烯烃的光氧化作用光稳定剂的作用和分类按其作用机理分为：光屏蔽剂紫外线吸收剂猝灭剂自由基捕捉剂常见品种：P80表2-7四、生物抑制剂（自学）第十五页，共三十六页，编辑于2023年，星期二

第二节增塑剂plasticizers一、作用与分类增塑剂能使高分子材料制品塑性增加，改进其柔韧性、延伸性和加工性Plasticizersareaddedtoplasticstoimproveitsworkability,flexibility,distensibility,processability,andtoreducethebrittleness(脆性)oftheproduct.Thisisachievedbyloweringtheglasstransitiontemperaturebelowroomtemperature,thusachievingachangeinpropertiesfromthoseofahardbrittle,glasslikesolidtothoseofasoft,flexible,toughmaterial.第十六页，共三十六页，编辑于2023年，星期二按作用方式有外增塑和内增塑外增塑externalplasticization——低分子量化合物或聚合物

Externalplasticizationisachievedthroughincorporationofaplasticizingagentintoapolymerthroughmixingand/orheating.内增塑internalplasticization——共聚树脂Internalplasticizationcanbeproducedthroughcopolymerizationgivingamoreflexiblepolymerbackboneorbygraftinganotherpolymerontoagivenpolymerbackbone，alteringthemolecularstructureofthepolymer

第十七页，共三十六页，编辑于2023年，星期二按塑化效果——塑化效率

plasticizerefficiency主增塑剂primaryplasticizer辅助增塑剂secondaryplasticizer增量剂incrementalagent第十八页，共三十六页，编辑于2023年，星期二二、增塑剂的性质：1、与树脂的相容性compatibility相容性的衡量measurement溶解度参数solubilitydata相互作用参数interactiondata特性黏度viscosity第十九页，共三十六页，编辑于2023年，星期二2、加工性凝胶化速度的影响热稳定性的影响粘性和润滑性的影响第二十页，共三十六页，编辑于2023年，星期二3、对材料性能的影响玻璃化温度降低耐寒性提高力学性能电性能老化性能毒性等第二十一页，共三十六页，编辑于2023年，星期二三、品种（P84表2-9）Theselectionofaparticularplasticizerdependstoalargeextentuponempiricalresultsratherthantheoreticalpredictions.typesofplasticizersincommonuse:常用的主要有：DOPdi-2-ethylhexylphthalateTCPtricresylphosphateDBSDibutylsebacate第二十二页，共三十六页，编辑于2023年，星期二四、选用原则1、相容性和稳定性的协调compatibilityandpermanenceTheplasticizermustbemisciblewiththepolymer.

一般要求溶解度参数相近，为了稳定性要求分子量大些。在实际使用中，以能混进去、不析出来为准则2、使用性能use3、加工性能process4、成本price5、并用common.6、用量dosage第二十三页，共三十六页，编辑于2023年，星期二Plasticizersshouldberelativelynonvolatile,nonmobile,inert,inexpensive,nontoxic,andcompatiblewiththesystemtobeplasticized.第二十四页，共三十六页，编辑于2023年，星期二

第三节润滑剂lubricantLubricantsareaddedtoimprovetheflowcharacteristicsofamaterialduringitsprocessing.Theyoperatebyreducingthemeltviscosityorbydecreasingadhesionbetweenthemetallicsurfacesoftheprocessingequipmentandthematerialbeingprocessed.第二十五页，共三十六页，编辑于2023年，星期二一、作用与分类作用：主要是降低熔体之间和熔体与加工机械之间的摩擦及粘附，改善流动性，提高加工性能。分类：内润滑剂Internallubricants外润滑剂externallubricants第二十六页，共三十六页，编辑于2023年，星期二Internallubricantsreducemolecularfriction,consequentlydecreasingthematerial’smeltviscosityandallowingittoflowmoreeasily.Externallubricantsactbyincreasingtheflowofthematerialbydecreasingthefrictionofthemeltedmaterialasitcomesintocontactwithsurroundingsurfaces.Inreality,lubricantssuchaswaxes,amides,esters,acids,andmetallicstearatesactasbothexternalandinternallubricants.第二十七页，共三十六页，编辑于2023年，星期二润滑剂与增塑剂的区别：润滑剂仅在加工时有作用；而增塑剂同时在加工和使用中起作用二、主要品种：表2-12（P88）第二十八页，共三十六页，编辑于2023年，星期二三、选用原则1、有些稳定剂兼具润滑剂的作用2、一般用量1%左右，过多会“喷霜”3、注意内外润滑作用的平衡4、当填充剂用量大时应适当增加润滑剂用量四、广义意义的润滑剂光泽剂脱模剂开口剂第二十九页，共三十六页，编辑于2023年，星期二第四节交联剂及相关助剂curing(crosslinking)agent一、交联作用及交联剂交联反应的类型热固性树脂的固化curing热塑性树脂的交联crosslinking橡胶的硫化vulcanization交联对材料的作用物理机械性能耐化学药品性能常用的交联剂P90表2-13第三十页，共三十六页，编辑于2023年，星期二二、交联用其它添加剂1、硫化促进剂酸性促进剂碱性促进剂中性促进剂2、硫化活性剂无机活性剂有机活性剂第三十一页，共三十六页，编辑于2023年，星期二3、防焦剂亚硝基化合物类有机酸类硫氮类4、配合剂乙烯基类甲基丙烯酸类丙烯酰胺类环氧化合物类第三十二页，共三十六页，编辑于2023年，星期二5、选用原则被交联的高分子化合物类型加工工艺对最终制品的要求其它添加剂对交联体系的影响第三十三页，共三十六页，编辑于2023年，星期二Initiatorssuchasbenzoylperoxideareusednotonlyfortheinitiationofchainreactionpolymerizationbutalsoforthecuringofpolyestersandethylene-propylenecopolymersandforthegraftingofstyreneonelastomericpolymerchains.Peroxidessuchas2,5-dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexyne-3(特丁基过氧化物)areusedforcrosslinkingHDPE.Sincethesecompoundscontainweakcovalentbonds,precautionsmustbetakenintheirstorageandusetopreventexplosions.Freeradicalsforcrosslinkingmayalsobeproducedbyelectrons,rays,orUVirradiation.Thelatterismoreeffectiveinthepresenceofadditivessuchasthemethyletherofbenzoin（安息香胶）.第三十四页，共三十六页，编辑于2023年，星期二Unsaturatedpolymerssuchasalkydresinsmaybecuredor“dried”inthepresenceofoxygen,asaltofahe