第3章-塑料助剂

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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

10、寒性增塑剂：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

11、油。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