塑料加工助剂及配方复习题

名词解释1、无机非卤阻燃剂将占重要位置其中氧化铝三水合物和氢氧化镁混合使用时，可以利用氧化铝三水合物吸热量大(结晶水汽化时吸热)，抑制燃烧物表面温度升高；利用氢氧化镁来提高氧指数和促进炭化效果，因为聚合物表面有了炭化膜也能起到阻止燃烧的作用。此外，开发氧化锑新品种也是非卤阻燃剂发展的另一个方向。增塑剂；是加进塑料体系中增加塑性同时又不影响聚合物本质特性的物质。外增塑剂：一般为外加到聚合体系中的高沸点的较难挥发的液体或低熔点固体物质。内增塑剂：在聚合物的聚合过程中引入能降低了聚合物分子链的结晶度增加了塑料的塑性第二单体物质。主增塑剂；分子既能插入聚合物的无定形区域同时又能插入结晶区域的增塑剂，此增塑剂又叫溶剂型增塑剂。辅助增塑剂；分子仅能插入部分结晶的聚合物的无定形区域的增塑剂，此增塑剂又叫非溶剂型增塑剂。相容性：增塑剂与树脂相互混合时的溶解能力，是增塑剂最基本要求之一。聚能密度(CED)：单位体积溶剂的蒸发能。溶解度参数：单位体积溶剂的蒸发能的平方根所得值。浊点(Tc)：聚合物与增塑剂的稀均相溶液，在冷却下变成浑浊时的温度。通过浊点的测定能估计增塑剂和树脂的相容性。浊点越低，增塑剂与聚合物的相容性越好。塑化效率；使树脂达到某一柔软程度的增塑剂用量称为该增塑剂的塑化效率。塑化效率是一个相对值，可以用来比较增塑剂的塑化效果。表示塑化效率的方法常用玻璃化温度（Tg）的降低和模量的下降来表示。聚合物的氧化是指随着时间的增加聚合物的性能降低，又称为自动氧化。分为诱导期、强烈氧化期。抗氧剂；是指对高聚物受氧化并出现老化现象能起到延缓作用的一类化学物质。主抗氧剂；主抗氧剂被认为是一种自由基的清洗剂，它通过偶合反应（即终止反应）或给出一个氢原子来阻止聚合物中的自由基的破坏作用。辅助抗氧剂；助抗氧剂的作用是可分解聚合物氧化所产生的过氧化物。助抗氧剂包括1、亚磷酸酯2、硫醚类抗氧剂3、金属钝化剂金属离子钝化剂；具有防止重金属离子对聚合物产生引发氧化作用的物质，通常称为金属离子钝化剂或金属钝化剂、金属螯合剂，也称铜抑制剂。稳定剂：是防止或延缓聚合物在加工、贮藏和使用过程中老化变质的化学药品。热稳定剂；主要用于PVC和其他含氯的聚合物，既不影响其加工与应用，又能在一定程度上起到延缓其热分解的作用的一类助剂。光稳定剂；凡能抑制或减缓光氧老化进行的的物质称为光稳定剂或紫外光稳定剂。自由基捕获剂：是一类具有空间位阻效应的哌啶衍生物类光稳定剂，简称为受阻胺类光稳定剂(HALS)光氧老化或光老化：分子材料长期暴露在日光或短期置于强荧光下，由于吸收了紫外线能量，引起了自动氧化反应，导致了聚合物的降解，使得制品变色、发脆、性能下降，以致无法再用。这一过程称为光氧老化或光老化阻燃剂；能够增加材料耐燃性的物质叫阻燃剂。它们大多是元素周期表中第V、VII和III族元素的化合物燃烧速度：指试样单位时间内燃烧的长度。协同效应：指两种或两种以上的助剂配合使用时，其总效应大于单独使用时各个效应的总和。协同作用体系：阻燃剂的复配是利用阻燃剂之间的相互作用，从而提高阻燃效能，称为协同作用体系。常用的协同作用体系有锑－卤体系，磷卤体系，磷－氮体系。燃烧速度：是指试样单位时间内燃烧的长度。燃烧速度是用水平燃烧法和垂直燃烧法等来测得。氧指数：是指试样像蜡烛状持续燃烧时，在氮-氧混合气流中所必须的最低氧含量。外摩擦：高分子材料在成型加工时，聚合物熔体与加工设备表面间的摩擦。内摩擦：高分子材料在成型加工时，熔融聚合物分子间存在的摩擦。润滑剂；为减少高分子内摩擦和外摩擦，改进塑料熔体的流动性，防止高分子材料在加工过程中对设备的粘附现象，保证制品表面光洁度而加入的物质称为润滑剂。内润滑剂：在塑料加工前的配料中，加入与聚合物有一定相容性的润滑剂，并使其均匀地分散到材料中，能使树脂分子之间的摩擦力减少而起润滑作用。外润滑有两种方法：一种是在高分子材料成型加工时，将润滑剂涂布在加工设备的表面上，让其在加工温度下熔化，并在金属表面形成一“薄膜层”，将塑料熔体与加工设备隔离开来，不致粘附在设备上，易于脱膜或离辊；另一种是将与聚合物相容性很小，在加工过程中很容易从聚合物内部迁移到表面上，从而形成隔离层的物质，在加工前配料时加入，使其分散到塑料中，而在加工过程中迁移到表面，起到润滑作用。脱模剂：对加工模具和被加工材料完全保持化学惰性的物质称为脱模剂。发泡剂；发泡剂是一类能使处于一定粘度范围内的液态或塑性状态的橡胶、塑料形成微孔结构的物质。发泡助剂：发泡过程中，能与发泡剂并用并能调节发泡剂分解温度和分解速度的物质，或能改进发泡工艺，稳定泡沫结构和提高发泡体质量的物质抗静电剂；添加在树脂、燃料中或涂附在塑料制品、合成纤维表面的用以防止高分子材料和液体燃料静电危害的一类化学添加剂统称为抗静电剂外用抗静电剂：采用涂布、喷雾、浸渍等方法使它附在塑料、纤维表面，耐久性较差，所以又叫做暂时性抗静电剂。内用型抗静电剂(或混炼型抗静电剂)：在树脂加工过程中(或在单体聚合过程中)添加到树脂组成中的抗静电剂，因其有较好的耐久性，又称为永久性抗静电剂。偶联剂；是能改善填料与高分子材料之间界面特性的一类物质。其分子结构中存在两种官能团：一种可与高分子基体发生化学反应或至少有好的相容性；另一种可与无机填料形成化学键。着色剂；在聚合物中加入的改变制品颜色，提高制品美观性的助剂.着色力：指颜料影响整个混合物料颜色的能力，着色力大，使用着色剂量就小，成本也低。着色力同着色剂本身特性有关，一般地，着色剂粒径减小，着色力增大遮盖力：指着色剂阻止光线穿透着色制品的能力，换言之，就是指着色剂透明性大小的问题，遮盖力越大，透明性越差。迁移性：指着色剂向介质渗色或向接触的物质迁移的现象。一般地说，有机酸的无机盐（色淀性颜料）迁移性比较小；分子量较高者比较低者迁移性小。增透剂；能改善结晶聚合物透明性的助剂，一般应用于聚丙烯塑料，因为熔体PP的结晶速率相对较慢，易形成大的球晶，从而影响其透明性。加入增透剂可使球晶成为微晶结构，改善其透明性。荧光增白剂：能增加塑料制品的白度、亮度使色彩更加鲜艳夺目的物质叫荧光增白剂。可吸收不可见的紫外光，转换成波长较长的蓝光或紫色的可见光。防霉剂：（生物抑制剂）有抑制霉菌生长和杀灭霉菌的功能。适用于塑料的防霉剂主要有酚类化合物，有机金属化合物，含卤有机物，含硫有机物等防雾剂：又称流滴剂，是防止透明材料雾害的一类添加剂。老化：高分子材料在成型、贮存、使用过程中发生结构变化，逐渐地失去使用价值的现象填空题塑料按性质分类：热塑性塑料，热固性塑料。按用途分：通用塑料，工程塑料。塑料的生产过程中，聚合物、助剂、加工设备是三个主要的物质条件。影响塑化主要因素分析：聚合物的分子间作用力（色散力、诱导力和取向力），氢键，聚合物的结晶度增塑剂主要用在PVC树脂中。增塑剂的增塑机理：润滑、凝胶、自由体积等理论。而普遍被认为的理论为：高分子材料的增塑，是由于材料中高聚物分子链间聚集作用的削弱而造成的。增塑剂分子插入到聚合物分子链间，削弱聚合物分子链间的引力，增加聚合物分子链的移动性，降低聚合物分子链的结晶度，从而使聚合物的塑性增加。PVC聚合度越高，与增塑剂相容性越差。测定相容性的方法：流延法，混炼塑化法8聚合物的极性大小：聚乙烯醇（PVA）＞聚醋酸乙烯酯（EVA）＞聚氯乙烯（PVC）＞聚丙烯（PP）＞聚乙烯（PE）极性大的聚合物，需要用极性大的增塑剂。12聚合物的冷却速度与所测得的Tg值有关，慢慢冷却时的Tg值要比迅速冷却时略低一些。13增塑剂分子内极性的增加、支链烷基的增加、环状结构的增加，可能使其塑化效率降低。14烷基支链多的增塑剂，其耐热性较差（叔氢原子更易受羰基的吸引而氧化分解）。一般增塑剂的纯度越高，热稳定性越好15分子量小的增塑剂，其挥发性就大。同时与PVC相容性好的增塑剂，其挥发性较小。分子内具有较大体积的基团的增塑剂，挥发性较小；正构醇的邻苯二甲酸酯的挥发性比相应的支链醇的酯小16耐抽出性通常包括：耐油性、耐溶剂性、耐水性、耐肥皂水性等17增塑剂的耐水性和耐肥皂水性与耐油性相反，分子中烷基较大者，其耐水性和耐肥皂水性更好18磷酸酯类增塑剂的最大特点是阻燃性强，广泛用作PVC和纤维素的增塑剂。19增塑剂使用的氯化石蜡通常氯含量多为40~50%，老化是一个不可逆的过程。引起高分子材料老化的原因很多。物理因素有：光、热、应力、电场、射线等；化学因素有：氧、臭氧、重金属离子、化学介质等；生物因素有微生物、昆虫等。抗氧剂：按功能分—链终止型抗氧剂（或自由基抑制剂）即主抗氧剂（主要是酚类，其次是胺类）；预防型抗氧剂（包括过氧化物分解剂、金属离子钝化剂等）即辅助抗氧剂；按结构分—胺类、酚类、含硫化合物、含磷化合物、有机金属盐类等。胺类抗氧剂的缺点是其具有毒性、污染性、变色性、自身易于被氧化。酚类抗氧剂一般具有毒性低，不变色，不污染等优点。亚磷酸酯型抗氧剂具有低毒、不污染、挥发性低等优点。金属离子对聚丙烯催化氧化作用大小的顺序为：Co＞Cu＞Fe＞VNi＞Ti≈Ca≈Ag≈Zn＞Al＞Mg≈Cd如果同一金属处于不同状态，它的催化作用也不一样，不同价态的铜对聚丙烯催化氧化的能力顺序是：CuSt2＞Cu粉＞Cu2O＞CuO延长高分子材料的寿命，抑制或延缓聚合物的氧化降解，较有效的措施是：①设法改进高聚物的化学结构②对活泼端基进行消除不稳定处理③添加抗氧剂PVC树脂受热降解放出HCl是一个十分复杂的过程，一般有以下三种机理①自由基反应机理；②离子机理；③单分子机理。作为PVC热稳定剂，按其化学成分有：①盐基性铅盐、②金属皂、③有机锡、④环氧化合物、⑤亚磷酸酯、⑥多元醇、⑦纯有机化合物、⑧复合稳定剂等。影响PVC热降解的主要因素1、双键的影响（双键会使其热稳定性相对变差）2、烯丙基氯的影响（在聚合物链上无规分布的烯丙基氯基团是最不稳定的结构）3、共轭双键链段的影响（降解产物的颜色主要由上述共轭双键所引起）当胺类和酚类抗氧剂联合使用时，可观测到协同效应铅稳定剂（铅类稳定剂主要是盐基性铅盐）作用原理：3PbO·PbSO4·H2O+6HCl3PbCl2+PbSO4+4H2O金属皂类或金属盐类热稳定剂在PVC配合物的热加工中，主要通过捕获氯化氢或羧酸基与PVC中的活泼氯原子发生置换反应而起到提高配合物热稳定性的目的。有机锡类热稳定剂对于PVC类聚合材料有四方面的作用：置换PVC高分子链中的活泼氯原子(烯丙基氯)，引入稳定的酯基，消除合成材料中热降解的引发源，使聚合物稳定光稳定剂（紫外光稳定剂）按作用机理分类，可分为四类：1光屏蔽剂；2外光吸收剂；3猝灭剂；4由基捕获剂。光屏蔽剂：又称遮光剂，是一类能够吸收或反射紫外光的物质。主要有炭黑、二氧化钛、氧化锌、锌钡等。这是光稳定化的第一道防线。紫外线吸收剂：能够强烈地、选择性地吸收高能量的紫外光，并以能量转换形式，将吸收的能量以热能或无害的低能辐射释放出来或耗掉，从而防止聚合物中的发色团吸收紫外线能量随之发生激发的物质。类型比较广泛，工业上应用最多的为二苯甲酮类、水杨酸酚类和苯并三唑类等。这是光稳定化的第二道防线。猝灭剂：又称减活剂或消光剂，或称激发态猝灭能、能量猝灭剂。这类稳定剂本身对紫外光的吸收能力很低(只有二苯甲酮类的1/l0~1/20)，在稳定过程中不发生较大的化学变化，但它能转移聚合物分子因吸收紫外线后所产生的激发态能，从而防止了聚合物因吸收紫外线而产生的游离基。这是光稳定化的第三道防线。自由基捕获剂：是一类具有空间位阻效应的哌啶衍生物类光稳定剂，简称为受阻胺类光稳定剂(HALS)，为第四道防线，清除自由基，切断自动氧化链反应，实现光稳定。辐射线的能量与波长成反比，波长越短，射线的能量越大。紫外线的波长最短，其能量最高，对聚合物的破坏性也最大。聚合物的光降解包括：1．光物理过程2．光化学反应阻燃剂品种有三大类：即无机阻燃剂，卤素阻燃剂，磷系阻燃剂，约45种。维持燃烧的三要素：可燃物，氧，热。聚合物的燃烧性可用燃烧速度和氧指数来表示。燃烧过程，大致分为五个不同阶段：(1)加热阶段(2)降解