第二章 第二节 高分子材料的改性与配方设计
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开拓新产品，降低企业的风险
通过配方的调整，不断开拓新产品，丰富企业产品结构，降 低企业风险。
高分子材料改性的分类
➢ 化学改性: 通过化学反应的方法进行改性，发生
化学结构的改变。
交联反应 共聚反应 接枝反应
➢ 物理改性：通过物理混合的方法进行改性，分
子链结构没有发生化学变化，体系组成和微观结 构发生变化。
2. 高分子材料的配方设计
➢ 高分子材料的配方 聚合物和各种添加剂用量的配比表。
➢ 配方设计的目的
产品达到优质高产； 产品达到低成本； 产品实现多样化。 寻找各种配合组分的最适宜配比组成，使材料在性能、 成本和工艺可能性三方面取得最佳的综合平衡。
2.1 高分子材料配方设计
1. 制品对材料性能的要求 （1）外观：表面光洁度、色泽、透明性等； （2）物理性能：密度、结晶度、吸水性等； （3）机械性能：拉伸强度、伸长率、弯曲强度、硬度、模
观、成型收缩率、熔融指数等)
（11）经济性：各种组分的成本、采购难易； （12）法规：安全、环保等。
环保：镉(Cd)：＜100ppm ；铅(Pb)：＜1000ppm ；
汞(Hg)：＜1000ppm； 六价铬(Cr6+)：＜1000ppm 溴含量＜1000ppm
2.2 配方的表示方法
（1）以聚合物为100份的配方表示法（以重量份数 表示）
氧化镁、氧化钠等 。
玻纤优点：
• 拉伸强度高，伸长小 ； • 弹性系数高 ，吸收冲击能量大； • 具不燃性，耐化学性佳 ; • 尺寸稳定性，耐热性均佳 。
碳纤维
碳纤维：
用聚丙烯腈纤维、沥青纤维、粘胶丝或酚醛纤维经碳化制得
可加工成织物、毡、席、带、纸及其他材料
碳纤维的应用
✓ 航空航天 、军事：飞机、船、火箭、隐身材料； ✓ 体育器材：高尔夫球杆、网球拍、钓鱼竿、撑杆跳等； ✓ 身体替代品：人工韧带； ✓ 复合材料：加入到树脂、金属、陶瓷、混凝土等材料中
第二章 高分子材料的简介
第二节 高分子材料的改性与配方设计 左建东
E－mail: Jdzuo@szu.edu.cn
1. 高分子材料的改性 高分子化合物改性的必要性
增强产品的市场竞争力 通过配方的调整，使产品始终在原料市场的波动中价格最低；
适应不同客户的各种需求 通过配方的调整，使产品与客户产品的技术指标一致，产品 适应各种使用的要求；
与高聚物相容性差，附着在熔体或机械表面，降低熔体与 机械之间摩擦力
润滑剂品种
✓ 烃类润滑剂：
石蜡、液体石蜡
✓ 脂肪酸类润滑剂：
硬脂酸：十八烷酸（外润滑剂）
✓ 脂肪族酰胺类和酯类：
硬脂酰胺（内外润滑剂）、硬脂酸单甘油酯（内润滑剂）
✓ 金属皂类：内外润滑剂
硬脂酸盐：硬脂酸（钙、钡、锌、镁）
✓ 其它：聚乙烯蜡
稀释效应
阻燃剂作用 原理
隔绝效应 冷却效应 消除效应
阻燃剂种类及其作用
多溴代二苯醚 x+y=5、8、10
四溴双酚A
六溴二苯氧基乙烷
六溴环十二烷
主要的含溴阻燃剂
氯系阻燃剂主要品种为氯化石蜡
卤系阻燃剂阻燃原理
燃烧时
H + O2 O + H2
OH+ CO
OH + O OH + H CO2 + H
主要是放热反应
卤素系阻燃剂分解
MX M'HX
M +X M" + HX
捕捉自由基
H +X H + HX
OH + HX
HX H2 + X H2O + X
卤系阻燃剂作用机理
气相阻燃机理
卤系阻燃剂
卤系阻燃剂的优点：
1. 阻燃效率高； 2. 价格便宜。
卤系阻燃剂的缺点：
1. 卤化氢和卤化锑的毒害 2. 二噁英类化合物的生成
如：相容剂PP接枝物、ABS接枝物 增加极性，增加两相结合力
1.2 物理改性
➢ 聚合物共混改性优点：
✓ 工艺简单 ✓ 针对性强 ✓ 自由空间较大 ✓ 选择多样化
➢ 聚合物共混改性的分类：
✓ 增强改性：纤维类 ✓ 阻燃改性：卤素阻燃、无机阻燃剂 ✓ 填充改性：滑石粉、碳酸钙 ✓ 增韧改性：弹性体
✓ 功能化改性：抗菌、导电、耐磨
稳定剂
➢ 热稳定剂
解决问题：防止降解，应用于热分解温度与成型加工温度接近的聚合物 如聚氯乙烯（PVC）： 结构缺陷（烯丙基氯原子、双键、不稳定氯原子）
作用： 1. 捕捉HCl，捕捉自由基，防止进一步引发降解； 2. 防止氧化。
➢ 抗氧剂
解决问题：氧化降解，导致断链（PP, NR)、交联(SBS)
➢ 光稳定剂
质量份表示 质量含量 生产配方（直接
法
法/%
质量法）
100phr 85.03
50g
2.5phr
2.13
1.25g
1.5phr
1.28
0.75g
0.8phr
0.68
0.4g
0.4phr
0.34
0.2g
0.4phr
0.34
0.2g
6phr
5.10
3g
6phr
5.10
3g
117.6phr 100g
58.80g
SiO2：橡胶产品 TiO2：化妆品：防晒、美白产品
• 氢氧化镁、氢氧化铝：不规则状
阻燃产品
• 炭黑：橡胶增强、导电产品
增强剂
➢纤维增强剂 无机纤维：玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、金属纤维、陶
瓷纤维
有机纤维：合成纤维、棉、麻、纸； ➢ 纤维增强材料的特点：
✓ 具有大的长径比 ✓ 足够的强度和韧性
纤维增强高聚物材料
卤系阻燃剂的发展趋势：
相对低毒的新产品 聚合物型溴系阻燃剂
氢氧化物阻燃剂（ATH)
2 Al(OH )3 Al2O3 3H2O Mg(OH )2 MgO H2O
吸热反应
优点：1. 无毒、无腐蚀、不挥发、无毒气产生。
2. 具有阻燃、抑烟和填充三大功能。
缺点：
1. 填充量大； 2. 对材料的力学性能、电学性能、外观以及
量等； （4）热性能：熔点、热变形温度、玻璃化转变温度、软化
温度等； （5）电性能：体积电阻率、表面电阻率、介电常数等； （6）耐化学药品性：耐溶剂性、耐酸碱性等；
（7）长期使用性能：耐蠕变性、耐疲劳性、耐候性等 （8）燃烧性：氧指数、闪点、自然点等 （9）成型加工性能：流变性（加工难易程度、产品外
11.63 % 4.65 % 5.43 % 0.16 %
主阻燃剂 助阻燃剂/阻燃协效剂 增韧剂 稳定剂/氧化剂
0.3phr 0.3phr 0.2phr 129phr
0.23 % 0.23 % 0.16 % 100 %
分散剂/扩散剂 内润滑剂 外润滑剂 合计
3. 高分子材料配方设计常用的助剂
• 稳定剂：
✓ 金属离子钝化剂：与金属离子反应
用量：塑料中0.1~1%, 橡胶中1～5份
增塑剂
定义：
使高分子材料制品塑性增加，改进其柔软性、延 伸性和加工性能的物质。
作用
✓ 降低Tg和软化温度：改善成型加工性能 ✓ 耐低温性能：降低脆化温度，改善耐低温性能 ✓ 机械性能：少量，增强作用（反增塑作用）；
超过临界浓度，韧性增加，强度下降；
有影响；
3. 相容性差； 4. 加工流动性差；
5. 燃烧时产生滴落。
氢氧化物阻燃剂阻燃机理
✓ 分解后发生脱水反应，吸收热量； ✓ 脱水产生大量水蒸汽，稀释可燃气体浓度； ✓ 分解残余物MgO和Al2O3为致密的氧化物膜，起到隔热、
隔绝氧气的作用，并达到了抑烟的效果。 ✓ Mg(OH)2可以促进表面碳化，隔绝氧气与塑料接触，而
塑料配方计量表示法换算
原材料 直接质量法 质量份数法 质量含量法
主要作用
ABS
1000g
100phr
77.52% 主体树脂
十溴联苯醚
Sb2O3 SBS 氧化剂
1010 EBS
ZnSt PE蜡 总计
150g 60g 70g 2g
3g 3g 2g 1290g
15phr 6phr 7phr 0.2phr
• 含氯增塑剂：辅助增塑剂，常用于电线、板材
氯化石蜡：价格低廉、阻燃、挥发性低。
润滑剂
定义：
降低熔体与加工机械之间和熔体之间摩擦和黏附，改善流 动性，提高生产力和制品外观及光洁度的添加剂。
种类： ➢ 内润滑剂：减弱分子链间的内摩擦力，
与高聚物相容性好，少量进入分子链间，削弱分子间作用力
➢ 外润滑剂 ：降低熔体与机械之间摩擦力
有机锡类热稳定剂
硫醇锡类、马来酸锡类、羧酸锡类 如：京锡-8831：二马来酸单辛酯二辛基锡
十二硫醇二丁基锡
特点：
• 热稳定效果优异：三种抗热分解作用 • 有些无毒，具有透明性 • 用量较少：0.5~3%；价格昂贵 • 气味难闻：刺激性气味、臭味
抗氧剂
臭氧氧化、热氧化 抗氧剂的分类： ➢链终止型：与自由基（R.、ROO.）反应，中断链增长 主抗氧剂：抗氧剂1010、抗氧剂1076； ➢预防型： 辅助类抗氧剂 ✓ 过氧化物分解剂：与过氧化物反应
物理因素：光、热、应力、电场、射线 化学因素：氧、臭氧、重金属、化学介质
• 增塑剂：降低玻璃化转变温度，增加聚合物塑化能力 • 润滑剂：降低共混物熔体粘度，改善加工流动性 • 增韧剂：提高材料的韧性 • 填充剂：降低成本，提高耐热性 • 增强剂：提高刚性，耐热性，产品收缩率 • 阻燃剂：提高防火能力； • 抗静电剂：降低电阻率，提高导电能力。
陶器- 粘土加水
原始社会·白陶鬶
战袍武士头部 秦俑
软糖或甜点心——明胶加水
水果软糖
常用增塑剂
• 邻苯二甲酸酯类增塑剂 是目前使用最广、产量最大的主增塑剂，具有色泽浅、 毒性低、电性能好、挥发性小、气味小等优点，占增塑剂 总消耗量的80%左右。
邻苯二甲酸二辛酯：DOP，与高聚物相容性好，有一定毒性。 邻苯二甲酸二丁酯：DBP，抽出性大，与DOP配合使用。
1.1 化学改性
• 交联反应：链型高聚物联接成为体型高聚物的反应称为交联反应
机械强度、耐溶剂和耐热等方面都比链型高聚物的有所提高. 如：橡胶 、 电缆料
• 共聚改性：由两种或两种以上不同单体通过加聚所发生的反应. ABS：丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物 • 接枝改性：在高分子分子链引入支链的化学反应。
✓ 提高刚性和韧性：
PA6 拉伸强度：60～70增加到120～140MPa 碳纤维：强度更大
✓降低成本
玻纤：8千～1万/吨
✓ 改善材料耐腐蚀性能 ✓ 增加导电性：
碳纤维、金属纤维
✓ 提高阻燃性能
玻璃纤维
玻璃纤维：以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、
络纱、织布等工艺最后形成的产品 。
玻纤成分：成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、
•
连续碳纤维丝
碳纤维短纤 碳纤维毡
阻燃剂
家用电器、塑料制品、电线电缆、建筑材料、纺织 织物 ……
阻燃剂的作用
几分钟之后，有常规的纺织品的房间几乎被完全烧毁。 在有阻燃织物的空间除了窗帘有轻微的燃烧外，其他什么也没发生。
阻燃剂的作用
减缓聚合物燃烧或者分解的时间（阻燃）, 延长 逃生时间；
减少烟雾； 避免产生熔滴。
热稳定剂的分类
➢铅盐类： 三盐（基硫酸铅，基马来酸铅）、二盐 （基亚磷酸铅、基苯二甲酸铅）
特点：
有毒，不能接触食品
热稳定性好，价格低廉
不能制造透明制品
耐候性差，易被硫化物污染
金属皂类
硬脂酸、不饱和酯酸、篦麻油酸等的金属盐 如：硬脂酸（钙、锌、钡、镉） 特点：
辅助热稳定剂 润滑作用 相容性差，量多会喷霜 组合使用：Ba/Zn, Ca/Zn 协同作用：有机锡类热稳定剂
填充剂
填充剂：用来降低成本、提高某些物理或化学性能的填料。
填充剂的作用：
• 降低成本：填充剂：3000元～7000/吨
但同时提高产品的比重，降低力学性能
• 一定程度 上提高耐热性能：热变形温度提高5~10℃
• 提高某些力学性能：
添加量大时，反而降低性能； 增加熔体粘度，加工性能变差。
填充剂
常用的填充剂 • 碳酸钙：CaCO3，球状，应用于管材、薄膜 • 滑石粉：含水硅酸镁，片状，管材、电动工具 • 二氧化硅、钛：球状
Al(OH)3无此作用。
凝聚相阻Hale Waihona Puke Baidu机理
磷系阻燃剂
磷系阻燃剂：红磷、磷酸三苯酯 磷系阻燃剂的优点：高效、低烟、低毒、价廉
纤维增强高聚物材料的优点
✓ 提高耐热温度：
如：PA6/玻纤，热变性温度: 60~70℃增加到200～220 ℃. 聚酯：PBT、PET /玻纤，HDT: 60~80 ℃增加到180~220 ℃ 碳纤维：耐热性更高
✓ 降低成型收缩率：
聚丙烯：收缩率 1.7～2.2 ％；PP/玻纤：收缩率0.3～0.5％
以聚合物质量为100份，其它组分以相对于聚合物的质量 份数表示。此表示方法常在实验室中应用。
（2）以混合料为100份的配方表示法（以重量百分 数表示）
以聚合物及各种添加剂的混合料总质量为100份，各组分 以质量分数表示。这种配方形式常用于计算原材料成本。
塑料配方的计量表示法比较
原材料
PVC SG-5 三盐 二盐 硬脂酸钙 硬脂酸单甘油酯 硬脂酸 PE-C CaCO3 合计
通过配方的调整，不断开拓新产品，丰富企业产品结构，降 低企业风险。
高分子材料改性的分类
➢ 化学改性: 通过化学反应的方法进行改性，发生
化学结构的改变。
交联反应 共聚反应 接枝反应
➢ 物理改性：通过物理混合的方法进行改性，分
子链结构没有发生化学变化，体系组成和微观结 构发生变化。
2. 高分子材料的配方设计
➢ 高分子材料的配方 聚合物和各种添加剂用量的配比表。
➢ 配方设计的目的
产品达到优质高产； 产品达到低成本； 产品实现多样化。 寻找各种配合组分的最适宜配比组成，使材料在性能、 成本和工艺可能性三方面取得最佳的综合平衡。
2.1 高分子材料配方设计
1. 制品对材料性能的要求 （1）外观：表面光洁度、色泽、透明性等； （2）物理性能：密度、结晶度、吸水性等； （3）机械性能：拉伸强度、伸长率、弯曲强度、硬度、模
观、成型收缩率、熔融指数等)
（11）经济性：各种组分的成本、采购难易； （12）法规：安全、环保等。
环保：镉(Cd)：＜100ppm ；铅(Pb)：＜1000ppm ；
汞(Hg)：＜1000ppm； 六价铬(Cr6+)：＜1000ppm 溴含量＜1000ppm
2.2 配方的表示方法
（1）以聚合物为100份的配方表示法（以重量份数 表示）
氧化镁、氧化钠等 。
玻纤优点：
• 拉伸强度高，伸长小 ； • 弹性系数高 ，吸收冲击能量大； • 具不燃性，耐化学性佳 ; • 尺寸稳定性，耐热性均佳 。
碳纤维
碳纤维：
用聚丙烯腈纤维、沥青纤维、粘胶丝或酚醛纤维经碳化制得
可加工成织物、毡、席、带、纸及其他材料
碳纤维的应用
✓ 航空航天 、军事：飞机、船、火箭、隐身材料； ✓ 体育器材：高尔夫球杆、网球拍、钓鱼竿、撑杆跳等； ✓ 身体替代品：人工韧带； ✓ 复合材料：加入到树脂、金属、陶瓷、混凝土等材料中
第二章 高分子材料的简介
第二节 高分子材料的改性与配方设计 左建东
E－mail: Jdzuo@szu.edu.cn
1. 高分子材料的改性 高分子化合物改性的必要性
增强产品的市场竞争力 通过配方的调整，使产品始终在原料市场的波动中价格最低；
适应不同客户的各种需求 通过配方的调整，使产品与客户产品的技术指标一致，产品 适应各种使用的要求；
与高聚物相容性差，附着在熔体或机械表面，降低熔体与 机械之间摩擦力
润滑剂品种
✓ 烃类润滑剂：
石蜡、液体石蜡
✓ 脂肪酸类润滑剂：
硬脂酸：十八烷酸（外润滑剂）
✓ 脂肪族酰胺类和酯类：
硬脂酰胺（内外润滑剂）、硬脂酸单甘油酯（内润滑剂）
✓ 金属皂类：内外润滑剂
硬脂酸盐：硬脂酸（钙、钡、锌、镁）
✓ 其它：聚乙烯蜡
稀释效应
阻燃剂作用 原理
隔绝效应 冷却效应 消除效应
阻燃剂种类及其作用
多溴代二苯醚 x+y=5、8、10
四溴双酚A
六溴二苯氧基乙烷
六溴环十二烷
主要的含溴阻燃剂
氯系阻燃剂主要品种为氯化石蜡
卤系阻燃剂阻燃原理
燃烧时
H + O2 O + H2
OH+ CO
OH + O OH + H CO2 + H
主要是放热反应
卤素系阻燃剂分解
MX M'HX
M +X M" + HX
捕捉自由基
H +X H + HX
OH + HX
HX H2 + X H2O + X
卤系阻燃剂作用机理
气相阻燃机理
卤系阻燃剂
卤系阻燃剂的优点：
1. 阻燃效率高； 2. 价格便宜。
卤系阻燃剂的缺点：
1. 卤化氢和卤化锑的毒害 2. 二噁英类化合物的生成
如：相容剂PP接枝物、ABS接枝物 增加极性，增加两相结合力
1.2 物理改性
➢ 聚合物共混改性优点：
✓ 工艺简单 ✓ 针对性强 ✓ 自由空间较大 ✓ 选择多样化
➢ 聚合物共混改性的分类：
✓ 增强改性：纤维类 ✓ 阻燃改性：卤素阻燃、无机阻燃剂 ✓ 填充改性：滑石粉、碳酸钙 ✓ 增韧改性：弹性体
✓ 功能化改性：抗菌、导电、耐磨
稳定剂
➢ 热稳定剂
解决问题：防止降解，应用于热分解温度与成型加工温度接近的聚合物 如聚氯乙烯（PVC）： 结构缺陷（烯丙基氯原子、双键、不稳定氯原子）
作用： 1. 捕捉HCl，捕捉自由基，防止进一步引发降解； 2. 防止氧化。
➢ 抗氧剂
解决问题：氧化降解，导致断链（PP, NR)、交联(SBS)
➢ 光稳定剂
质量份表示 质量含量 生产配方（直接
法
法/%
质量法）
100phr 85.03
50g
2.5phr
2.13
1.25g
1.5phr
1.28
0.75g
0.8phr
0.68
0.4g
0.4phr
0.34
0.2g
0.4phr
0.34
0.2g
6phr
5.10
3g
6phr
5.10
3g
117.6phr 100g
58.80g
SiO2：橡胶产品 TiO2：化妆品：防晒、美白产品
• 氢氧化镁、氢氧化铝：不规则状
阻燃产品
• 炭黑：橡胶增强、导电产品
增强剂
➢纤维增强剂 无机纤维：玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、金属纤维、陶
瓷纤维
有机纤维：合成纤维、棉、麻、纸； ➢ 纤维增强材料的特点：
✓ 具有大的长径比 ✓ 足够的强度和韧性
纤维增强高聚物材料
卤系阻燃剂的发展趋势：
相对低毒的新产品 聚合物型溴系阻燃剂
氢氧化物阻燃剂（ATH)
2 Al(OH )3 Al2O3 3H2O Mg(OH )2 MgO H2O
吸热反应
优点：1. 无毒、无腐蚀、不挥发、无毒气产生。
2. 具有阻燃、抑烟和填充三大功能。
缺点：
1. 填充量大； 2. 对材料的力学性能、电学性能、外观以及
量等； （4）热性能：熔点、热变形温度、玻璃化转变温度、软化
温度等； （5）电性能：体积电阻率、表面电阻率、介电常数等； （6）耐化学药品性：耐溶剂性、耐酸碱性等；
（7）长期使用性能：耐蠕变性、耐疲劳性、耐候性等 （8）燃烧性：氧指数、闪点、自然点等 （9）成型加工性能：流变性（加工难易程度、产品外
11.63 % 4.65 % 5.43 % 0.16 %
主阻燃剂 助阻燃剂/阻燃协效剂 增韧剂 稳定剂/氧化剂
0.3phr 0.3phr 0.2phr 129phr
0.23 % 0.23 % 0.16 % 100 %
分散剂/扩散剂 内润滑剂 外润滑剂 合计
3. 高分子材料配方设计常用的助剂
• 稳定剂：
✓ 金属离子钝化剂：与金属离子反应
用量：塑料中0.1~1%, 橡胶中1～5份
增塑剂
定义：
使高分子材料制品塑性增加，改进其柔软性、延 伸性和加工性能的物质。
作用
✓ 降低Tg和软化温度：改善成型加工性能 ✓ 耐低温性能：降低脆化温度，改善耐低温性能 ✓ 机械性能：少量，增强作用（反增塑作用）；
超过临界浓度，韧性增加，强度下降；
有影响；
3. 相容性差； 4. 加工流动性差；
5. 燃烧时产生滴落。
氢氧化物阻燃剂阻燃机理
✓ 分解后发生脱水反应，吸收热量； ✓ 脱水产生大量水蒸汽，稀释可燃气体浓度； ✓ 分解残余物MgO和Al2O3为致密的氧化物膜，起到隔热、
隔绝氧气的作用，并达到了抑烟的效果。 ✓ Mg(OH)2可以促进表面碳化，隔绝氧气与塑料接触，而
塑料配方计量表示法换算
原材料 直接质量法 质量份数法 质量含量法
主要作用
ABS
1000g
100phr
77.52% 主体树脂
十溴联苯醚
Sb2O3 SBS 氧化剂
1010 EBS
ZnSt PE蜡 总计
150g 60g 70g 2g
3g 3g 2g 1290g
15phr 6phr 7phr 0.2phr
• 含氯增塑剂：辅助增塑剂，常用于电线、板材
氯化石蜡：价格低廉、阻燃、挥发性低。
润滑剂
定义：
降低熔体与加工机械之间和熔体之间摩擦和黏附，改善流 动性，提高生产力和制品外观及光洁度的添加剂。
种类： ➢ 内润滑剂：减弱分子链间的内摩擦力，
与高聚物相容性好，少量进入分子链间，削弱分子间作用力
➢ 外润滑剂 ：降低熔体与机械之间摩擦力
有机锡类热稳定剂
硫醇锡类、马来酸锡类、羧酸锡类 如：京锡-8831：二马来酸单辛酯二辛基锡
十二硫醇二丁基锡
特点：
• 热稳定效果优异：三种抗热分解作用 • 有些无毒，具有透明性 • 用量较少：0.5~3%；价格昂贵 • 气味难闻：刺激性气味、臭味
抗氧剂
臭氧氧化、热氧化 抗氧剂的分类： ➢链终止型：与自由基（R.、ROO.）反应，中断链增长 主抗氧剂：抗氧剂1010、抗氧剂1076； ➢预防型： 辅助类抗氧剂 ✓ 过氧化物分解剂：与过氧化物反应
物理因素：光、热、应力、电场、射线 化学因素：氧、臭氧、重金属、化学介质
• 增塑剂：降低玻璃化转变温度，增加聚合物塑化能力 • 润滑剂：降低共混物熔体粘度，改善加工流动性 • 增韧剂：提高材料的韧性 • 填充剂：降低成本，提高耐热性 • 增强剂：提高刚性，耐热性，产品收缩率 • 阻燃剂：提高防火能力； • 抗静电剂：降低电阻率，提高导电能力。
陶器- 粘土加水
原始社会·白陶鬶
战袍武士头部 秦俑
软糖或甜点心——明胶加水
水果软糖
常用增塑剂
• 邻苯二甲酸酯类增塑剂 是目前使用最广、产量最大的主增塑剂，具有色泽浅、 毒性低、电性能好、挥发性小、气味小等优点，占增塑剂 总消耗量的80%左右。
邻苯二甲酸二辛酯：DOP，与高聚物相容性好，有一定毒性。 邻苯二甲酸二丁酯：DBP，抽出性大，与DOP配合使用。
1.1 化学改性
• 交联反应：链型高聚物联接成为体型高聚物的反应称为交联反应
机械强度、耐溶剂和耐热等方面都比链型高聚物的有所提高. 如：橡胶 、 电缆料
• 共聚改性：由两种或两种以上不同单体通过加聚所发生的反应. ABS：丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物 • 接枝改性：在高分子分子链引入支链的化学反应。
✓ 提高刚性和韧性：
PA6 拉伸强度：60～70增加到120～140MPa 碳纤维：强度更大
✓降低成本
玻纤：8千～1万/吨
✓ 改善材料耐腐蚀性能 ✓ 增加导电性：
碳纤维、金属纤维
✓ 提高阻燃性能
玻璃纤维
玻璃纤维：以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、
络纱、织布等工艺最后形成的产品 。
玻纤成分：成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、
•
连续碳纤维丝
碳纤维短纤 碳纤维毡
阻燃剂
家用电器、塑料制品、电线电缆、建筑材料、纺织 织物 ……
阻燃剂的作用
几分钟之后，有常规的纺织品的房间几乎被完全烧毁。 在有阻燃织物的空间除了窗帘有轻微的燃烧外，其他什么也没发生。
阻燃剂的作用
减缓聚合物燃烧或者分解的时间（阻燃）, 延长 逃生时间；
减少烟雾； 避免产生熔滴。
热稳定剂的分类
➢铅盐类： 三盐（基硫酸铅，基马来酸铅）、二盐 （基亚磷酸铅、基苯二甲酸铅）
特点：
有毒，不能接触食品
热稳定性好，价格低廉
不能制造透明制品
耐候性差，易被硫化物污染
金属皂类
硬脂酸、不饱和酯酸、篦麻油酸等的金属盐 如：硬脂酸（钙、锌、钡、镉） 特点：
辅助热稳定剂 润滑作用 相容性差，量多会喷霜 组合使用：Ba/Zn, Ca/Zn 协同作用：有机锡类热稳定剂
填充剂
填充剂：用来降低成本、提高某些物理或化学性能的填料。
填充剂的作用：
• 降低成本：填充剂：3000元～7000/吨
但同时提高产品的比重，降低力学性能
• 一定程度 上提高耐热性能：热变形温度提高5~10℃
• 提高某些力学性能：
添加量大时，反而降低性能； 增加熔体粘度，加工性能变差。
填充剂
常用的填充剂 • 碳酸钙：CaCO3，球状，应用于管材、薄膜 • 滑石粉：含水硅酸镁，片状，管材、电动工具 • 二氧化硅、钛：球状
Al(OH)3无此作用。
凝聚相阻Hale Waihona Puke Baidu机理
磷系阻燃剂
磷系阻燃剂：红磷、磷酸三苯酯 磷系阻燃剂的优点：高效、低烟、低毒、价廉
纤维增强高聚物材料的优点
✓ 提高耐热温度：
如：PA6/玻纤，热变性温度: 60~70℃增加到200～220 ℃. 聚酯：PBT、PET /玻纤，HDT: 60~80 ℃增加到180~220 ℃ 碳纤维：耐热性更高
✓ 降低成型收缩率：
聚丙烯：收缩率 1.7～2.2 ％；PP/玻纤：收缩率0.3～0.5％
以聚合物质量为100份，其它组分以相对于聚合物的质量 份数表示。此表示方法常在实验室中应用。
（2）以混合料为100份的配方表示法（以重量百分 数表示）
以聚合物及各种添加剂的混合料总质量为100份，各组分 以质量分数表示。这种配方形式常用于计算原材料成本。
塑料配方的计量表示法比较
原材料
PVC SG-5 三盐 二盐 硬脂酸钙 硬脂酸单甘油酯 硬脂酸 PE-C CaCO3 合计