第二章精讲 组成与配制

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1、第第2 2章章 塑料材料的组成及配制塑料材料的组成及配制 2.1 塑料材料的组成塑料材料的组成2.2 塑料的配制塑料的配制 2.1 塑料材料的组成助剂的作用：改善成型工艺性能；助剂的作用：改善成型工艺性能； 改善制品的使用性能或降低成本。改善制品的使用性能或降低成本。第第2 2章章 塑料的组成与配制塑料的组成与配制 塑料材料的助剂塑料材料的助剂: : 2.1.1 填料和增强剂 2.1.2 增塑剂 2.1.3 热稳定剂 2.1.4 光稳定剂 2.1.5 固化剂 2.1.6 抗氧剂 2.1.7 抗静电剂 2.1.8 阻燃剂 2.1.9 润滑剂 2.1.10 着色剂 2.1.11 发泡剂 基质材料基

2、质材料：树脂。u 对助剂的基本要求是：对助剂的基本要求是： 功能上有效，在塑料加工使用条件下稳定，与树脂结合稳固，不渗析和喷霜，无毒无味，价格适宜。2.1 塑料材料的组成渗析：是指塑料中某助剂向相接触的其它材料中迁移的 现象。渗析发生的条件： 当一种添加剂在被掺合的聚合物里以及在能够是液态或固态的邻近材料内部具有一定溶解度的时候，便会迁移到邻近材料里去。这就发生了添加剂的渗出。 喷霜：喷霜： 是指塑料中某助剂向制品表面迁移的现象，一般主要是指增塑剂和润滑剂。当该助剂在加工温度下在树脂中完全溶解，但在室温下仅部分溶解时， 所成型的制品在室温下存放或使用时就会发生喷霜现象。2.1 塑料材料的组成喷

3、霜发生的条件：喷霜发生的条件： 如果添加剂在加工温度下只是部分的溶解，则剩余的物质可以形成一个核心，围绕这个核心，析出的添加剂分子便会聚集在一起，只使很少的添加剂在表面上喷霜。其他的添加剂也可以在上述情况下形成相应的核心。如果添加剂在加工温度下是完全不溶或者在室温下完全可溶，则喷霜不会发生。 塑料材料学 在塑料加工和使用过程中加入塑料助剂，是因为有些树脂或产品其固有性能不适应其产品所需加工工艺的要求，添加助剂仅仅是需要改变其加工性； 有些材料其加工性能较好，而产品性能却达不到我们的要求，这也要添加助剂，以改变其产品性能。 2.1.1 填料和增强剂填料和增强剂(filler and intens

4、ifier)填料填料是用来改善某些物理性能或力学性能，有时填料的使用主要是为了降低材料的造价。增强剂增强剂主要是用来改善力学性能，有时也伴随着改善材料的某些力学性能。增强剂对塑料达到最佳增强效果的条件（基本因素）：增强剂对塑料达到最佳增强效果的条件（基本因素）：（1）增强剂或填料本身的物理力学性能。（2）增强剂或填料的表面性质。只有增强剂或填料与树脂牢固的结合，才能最大限度的产生增强效果。（3）增强剂或填料的比表面大小。2.1 塑料材料的组成2.1.2 增塑剂(plasticizer) 定义：增塑剂是用来改善塑料的塑性，增加成型加工时的流动性，降低制品的脆性，改善塑料耐寒性的一种助剂。增塑机理

5、：增塑机理：间隔作用、极性理论和氢键理论。增塑剂增塑剂的主要功能是通过在聚合物分子间起间隔作用间隔作用，使不同分子链间的距离增大，从而使分子链旋转需要的能量降低，在低于分解温度时聚合物变得可以流动。极性理论认为，极性理论认为，增塑剂不是简单的起间隔作用，而是与聚合物分子形成键。 氢键理论认氢键理论认为，增塑剂和聚合物之间是通过氢键连接起来的。2.1 塑料材料的组成增塑剂增塑剂DOP+ + + C2 H5|-O-CH3 -CH2-C4H9-O-CH3 -CH2-C4H9 |C2 H5邻苯二甲酸二邻苯二甲酸二辛酯辛酯增塑剂增塑剂作用作用软化温度、熔融温度和玻璃化温度均降低；软化温度、熔融温度和玻璃

6、化温度均降低；熔体粘度减小，熔体粘度减小，流动性增加，流动性增加，易于成型加工；易于成型加工；阻隔性、耐热性、脆性、硬度、抗张阻隔性、耐热性、脆性、硬度、抗张强度、弹性模量等均将下降；强度、弹性模量等均将下降；增塑剂增塑剂耐寒性、柔韧性、耐寒性、柔韧性、抗冲击强度和伸抗冲击强度和伸长率会提高。长率会提高。对增塑剂的基本要求：对增塑剂的基本要求：挥发性小，与树脂的相容性好。 常用增塑剂种类：（1）苯二甲酸酯类。（2）磷酸酯类。（3）己二酸、壬二酸、葵二酸等的二辛酯。2.1 塑料材料的组成2.1.3 热稳定剂（thermal stability）定义：加入到塑料配料中，能改善树脂的热稳定性，抑制其

7、热降解、热分解的助剂称为热稳定剂。 对热稳定性问题比较突出的是聚氯乙烯和聚甲醛两种塑料材料。聚甲醛主要是采用对树脂端基封闭处理的方法提高热稳定性，我们一般所讲的热稳定剂，指的是对聚氯乙烯塑料专用的热稳定剂。2.1 塑料材料的组成 PVC的热降解机理：的热降解机理：自由基链式反应机理。自由基链式反应机理。（1）自由基的形成：）自由基的形成：聚氯乙烯在制备过程中聚氯乙烯在制备过程中由于聚合反应的复杂性，使分子链中所产生的双键、由于聚合反应的复杂性，使分子链中所产生的双键、支化点、含氧结构等在光、热作用下形成自由基。支化点、含氧结构等在光、热作用下形成自由基。2.1 塑料材料的组成（2）自由基引发聚

8、氯乙烯脱氯化氢脱出的HCl对聚氯乙烯进一步分解有自动催化作用。2.1 塑料材料的组成降解或变色降解或变色195195C C下在双辊混炼机中随时间下在双辊混炼机中随时间( (分分) )的变化的变化 ( (透明的透明的PVC)PVC)二、热稳定剂的作用机理 1抑制抑制自由基生成和脱自由基生成和脱HCl的过程的过程 有机锡类热稳定剂，可以与聚氯乙烯中不稳有机锡类热稳定剂，可以与聚氯乙烯中不稳定的氯原子配位结合，使之形成稳定的络合定的氯原子配位结合，使之形成稳定的络合物结构。物结构。2 吸收中和吸收中和HCl，抑制它的自动催化作用。，抑制它的自动催化作用。 盐基铅盐、金属皂类等热稳定剂，都是盐基铅盐、

9、金属皂类等热稳定剂，都是HCl的接受的接受体，可以有效地捕捉体，可以有效地捕捉HCl，并与之反应形成稳定产，并与之反应形成稳定产物。物。2.1 塑料材料的组成式中，式中，R烷基；烷基； Y羧酸酯基羧酸酯基2.1 塑料材料的组成2.1 塑料材料的组成三、常用热稳定剂种类u1盐基铅盐热稳定剂：这类热稳定剂的优点是长时间耐热性优，耐候性优，且价廉。缺点是毒性较大，在树脂中的相容性和分散性较差。 u2金属皂类热稳定剂：这类热稳定剂的优点是除起热稳定作用外，并可兼起材料的润滑作用。u3有机锡化合物热稳定剂：这类热稳定剂的优点是可使塑料制品保持良好的透明性、突出的耐热性，并可与金属皂类热稳定剂产生协同效应

10、，缺点是价格较贵。 2.1 塑料材料的组成 定义：定义：加入到塑料配方中，改善塑料的耐日光性，防止或降低日光中紫外线对塑料的破坏的助剂。u一、光对塑料的破坏 波长为300nm 的光波所具有的能量为397.5KJ/mol ,而大部分聚合物发生自动氧化反应的活化能约在41.8167.4 KJ/mol之间，分子链中化学键的解离能约在167.4418KJ/mol之间，这些数据说明，紫外光对塑料会产生严重的破坏作用。2.1.4 2.1.4 光稳定剂（抗紫外线剂）光稳定剂（抗紫外线剂）(light stability)(light stability)2.1 塑料材料的组成二、光稳定剂的类型及作用光稳定剂

11、对塑料的保护，按其作用实质可以分为以下几类：u1.紫外光屏蔽剂，作用方式有两种：以本身可以吸收辐射的、而可以经受有害化学作用的聚合物作为涂层。光屏蔽剂可以被分散。如同粉末一样进入聚合物里。这样的物资不散射辐射能。u2.紫外线吸收剂：水杨酸酯类； 二苯甲酮类； 苯并三唑类。 u3.紫外线淬灭剂：这类光稳定剂的作用是捕灭紫外线的活性。2.1 塑料材料的组成2.1.5 抗氧剂(antioxidant)定义：添加到塑料配方中，能延缓或抑制塑料氧化降解的物质。 一、塑料氧化机理 链引发：链增长：链增长：链终止：链终止：抗氧剂品种及作用机理抗氧剂品种及作用机理1.抗氧剂品种：酚类 、胺类 、亚磷酸酯类 。