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