第三章物料及配制

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c、马来酸二正丁基锡(DBTM),白色粉末,有毒, 无润滑性,常与月桂酸锡并用,不可与金属皂类并用于 透明制品中。
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磷酸酯
R1,R2,R3是烷基卤代烷基或芳基,可以相同,也可以 不同。磷酸酯是发展较早的一类增塑剂,它们与高分子 基体的相容性一般都较好,可作为主增塑剂使用。另外, 它除了增塑以外,还具为阻燃的作用,是一种具有多功 能的主增塑剂。(TPP 磷酸三苯酯)
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环氧化物
含有三元环氧基的化合物,主要用于PVC的增塑,它不仅对PVC 有增塑作用,而且可使PVC链上的活泼氯原子得到稳定,可以迅 速吸收因热和光降解出来的HCl。从而起来阻滞PVC的连续分解, 起到稳定剂的作用。所以环氧化物是对PVC有增塑剂和稳定作用 的双重增塑剂,它耐候性好,与聚合物的相容性差,常只作辅 增塑剂。
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起源:1868, 海瓦特用樟脑增塑赛璐珞 发展:1933,斯蒙用高沸点的酯来增塑硬质PVC 目前开发出来的增塑剂有二千多种,商品化的就
超过500多种,增塑剂占整个助剂工业超过70%的市 场份额,而PVC用的增塑剂又占增塑剂的80%以上。
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(1)作用
①提高聚合物的可塑性,实质是降低Tf ②改善加工性能,实质是降低粘度η ③赋予制品柔顺性
(2)季戊四醇和双季戊四醇酯。具有优良的耐热性能、 耐老化性能和耐抽出性能,其绝缘性能也很好。
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多元醇酯
(3)多元醇苯甲酸酯。它们是优秀的耐污染性增塑剂, 通常与PVC的相容性好,因此其迁移性小可作为PVC的 主增塑剂。
(4)丙三醇三乙酸酯。它是一类无毒的增塑剂,大量 用于食品包装材料当中。甘油三乙酸酯具有良好的溶 剂化能力,可以任何比例与乙酸纤维素等相容。因此 它也常用于纤维素的增容。
聚合物热分解的三种形式:
①在受热过程中从高分子链上脱落下来各种小分子
②键的断裂发生在高分子链上,从而产生了各种无规律的 次级分子,材料遭到严重的破坏;
③键的断裂也是发生在高分子链子,但链的断裂是有规律 的,只是分解成聚合前的单体,称之为解聚反应。
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热稳定剂的作用机理
(1)吸收氯化氢 Me(OOCR)2+ 2HCl===MeCl2+ 2HOOCR 其中Me为:Pb、Ba、Cd、Ca、Zn、Sn、Sb、Mg、Sr等。 (2)消除不稳定的氯原子:置换或消除不稳定的氯原子。 (3)防止自动氧化:聚氯乙烯在热、氧及剪切力作用下,极 易被O2氧化发生降解。 (4)加入马来酸的金属盐可抑制或消除双键或使之变短、变少。
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2020/12/7
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为什么高分子材料加工 过程中要使用助剂?
树脂
增塑剂
加工助剂
+
热稳定剂
交联剂
润滑剂
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(1)使用性能
任何一种聚合物(树脂)都很难同时满足使用 性能要求。
强度:
玻纤增强的塑料(玻璃钢)
韧性:
PS、PP等 + 弹性体(橡胶等)
表面性能: 印刷、染色
(2)选用标准
相容性、增塑效率、挥发性、迁移性、渗出 性、耐寒性、稳定性(耐热性)、污染性、价 格等
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(3)增塑机理 聚合物/增塑剂体系中存在的几种作用力: (1)聚合物分子与聚合物分子间的作用力; (2)增塑剂本身分子间的作用力; (3)增塑剂与聚合物分子间的作用力。
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有机锡稳定剂
有机锡类为热稳定剂中最有效的,在透明和无毒制品中应用 最广泛的一类,其突出优点为:热稳定性好,透明性好,大 多数无毒。缺点为价格高,无润滑性。有气味。
有机锡类大部分为液体,只有少数为固体。可以单独使 用,也常与金属皂类并用。
有机锡类热稳定剂主要包括脂肪酸有机锡、马来酸有机 锡和硫醇有机锡三类。
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(2)有机锡羧酸盐: 稳定性不如含硫有机锡,但无硫污染,主要包括脂
肪酸锡盐和马来酸锡盐。主要品种有: a、二月桂酸二正丁基锡(DBTL)淡黄色液体或半固体,
润滑性优良,透明性好,但有毒,常与Cd皂并用,用量 1-2份;与马来酸锡及硫醇锡并用,用量0.5—1份
b、二月桂酸二正辛基锡(DOTL),有毒且价高,润滑 性优良,常用于硬PVC中,用量小于1.5份。
邻苯二甲酸二异辛酯 DIOP 己二酸二烷基酯类
壬二酸二烷基酯类
癸二酸二烷基酯类 磷酸三芳酯类
环氧油类
氯化石蜡 石油磺酸苯酯M-50
性能
相容性好,柔顺性大,挥发性高, 成本低 相容性好,挥发性低,电性能好, 耐低温,低毒 与DOP相似,但毒性很低,价廉
薄膜或 板材
电绝 缘 材 料
糊塑 料
低温性能优良,相容性差
➢ 具有较优良的润滑性,可同时充当润滑剂; ➢ 良好的热稳定性,活性大体为:Zn>Cd>Pb>Ca>Ba; ➢ 除铅皂及钙皂外,几乎都具透明性; ➢ 一般不单独使用,合适的并用可获得优良的协同效果。
硬脂酸钡、钙、初期着色性较大,但长期热稳定性较好。 而硬脂酸镉、锌初期着色性小,但长期热稳定很差,尤其 硬脂酸锌有所谓“锌烧”现象。使PVC分解变黑。
增充剂: 相容性极差,成本低, 具有某些特殊性能。 增塑剂:树脂用量(重量) < 1:20
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增塑剂的加入量
硬制品 半硬制品 软制品 糊制品
增塑剂的加入量为0-5份; 增塑剂的加入量为6-25份;
增塑剂的加入量为26-60份; 增塑剂的加入量为61-100份。
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3)按分子量分
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热稳定剂分类
铅盐稳定剂
①卓越的热稳定性; ②保持良好的电绝缘性; ③价格低廉; ④一些品种耐光性优良,一些品种有良好的润滑性; ⑤良好的加工性,并具有白色颜料作用。
环境污染严重
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金属皂类
某些金属,如Zn、 Cd 、 Pb、Ca、Ba等的有机羧酸盐。有 机酸一般用硬脂酸、异辛酸及环烷酸、合成脂肪酸等。一些 非皂类金属盐类如苯甲酸、水杨酸及烷基酚的金属盐也归为 此类。
代用符号
DBS DBP DOS DOA DOP DIOP M-50
TCP TXP Cl-P52
等效用量/份 以100份聚氯乙烯为准
49.5 54.0 58.5 59.9 63.5 65.5 73~76 78 79.3 83.1 89 第三章物料及配制
增塑剂
邻苯二甲酸二丁酯DBP
邻苯二甲酸二辛酯DOP
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柠檬酸酯
柠檬酸酯类增塑剂主要包括柠檬酸酯和乙酰化柠檬酸 酯,是无毒增塑剂,可用于食品包装、医疗器械、儿 童玩具以及个人卫生用品等方面。
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2)按与聚合物的相容性分
主增塑剂: 增塑剂:树脂用量(重量)=1:1 特点:相容性好,能单独使用。
次增塑剂: 相容性差,不能单独使用, 要与主增塑剂并用。 增塑剂:树脂用量(重量)< 1:3
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脂肪族二元酸酯
n一般为2-11,R1,R2是C4-C11的烷基,R1,R2可以相同,也可 以不同。在这类增塑剂中常用长链二元酸与短链二元醇,或 短链二元酸与长链一元醇进行酯化,使总碳原子数在18-26 之间,以保证增塑剂与树脂间有良好的相容性和低温挥发性。 主要是己二酸酯、壬二酸酯等,如己二酸二(2-乙基)己酯 (DOA)。
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聚酯
聚酯型增塑剂是聚合型增塑剂的一个主要类型。由二元酸与 二元醇缩聚得到,分子量一般在800-8000之间。 式中R1,R2分别代表原料中二元酸和二元醇的烃基。这一结 构是端基不封闭的聚酯,但为了获得分子量稳定的聚酯,大 都采用了一元醇或是一元酸来封闭羟基。
特点:分子量较大,耐抽出,迁移性也较小。而且它们一 般都是无毒或极低毒的化合物,用途也很广泛,主要用于 汽车内制品,电线电缆,电冰箱等室外长期使用的制品。
低温性能优良,相容性差
低温性能优良,相容性差,成本高
阻燃、耐污染、耐光、耐磨,但耐 寒性低,有毒
挥发性低,耐热、耐光,相容性好 电性能好,有稳定剂作用,不单用
耐燃,电性能好,价廉,不单用
介电性能好,价廉,不单用
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2.2 稳定剂
老化:聚合物在热、力、氧、光、辐射wenku.baidu.com作用下,往往
会产生活性中心,使大分子进一步发生一系列变化,造 成大分子性能下降的现象。
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多元醇酯
多元醇酯主要是指由二元醇、三元醇等与饱和脂 肪一元羧酸或苯甲酸生成的酯类,其分子结构也有很 大的差异,有直链结构也有支链结构;而且分子量的 差异也较大,不同的多元醇酯增塑剂其增塑的性能与 用途也不一样。根据其增塑性能可分为四大类:
(1)二元醇脂肪酸酯。主要优点是具为优良的低温性 能,但相容性较差、耐油性差。
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什么是塑料加工用助剂?
为改善塑料的使用性能或加工性能而 添加的物质。
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2.1增塑剂
为改进聚合物成型时的流动性能和增进制品的柔顺 性,常在聚合物中加入一种物质,借以降低聚合物分 子之间的作用力。这种物质称为增塑剂。
增塑剂是对热和化学试剂稳定的有机化合物。其中 多数是高沸点、低挥发性的液体,少数为低熔点固体, 与树脂有一定的相容性,分子量一般较小。
实质: 断链、交联、分子链结构的变化、侧基的改变
稳定剂:能延缓材质变质的物质。 稳定剂的主要类型:热稳定剂、光稳定剂、抗氧剂。
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热稳定剂
为了实现PVC或其它类似塑料的热塑加工,向PVC中加入少 量的化学物质,使它们可以在加工温度下不发生化学变化;或 延缓这些变化,以达到延长其使用寿命的目的,所加入的少量 物质,即称之为热稳定剂。
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(1)含硫有机锡类: 主要为硫醇有机锡和有机锡硫化物类稳定剂,与Pb、Cd
皂并用会产生硫污染。含硫有机锡类透明性好。主要品种有: a、二巯基乙酸异辛酯二正辛基锡(DOTTG),外观为淡黄色 液体,热稳定性及透明性极好,无毒,加入量低于2份。 b、二甲基二巯基乙酸异辛酯锡(DMTFG),外观为淡黄澄清 液体,为无毒、高效、透明稳定剂,常用于扭结膜及透明膜 中。 c、二(硫代甘醇酸辛酯)二甲基锡,为无色透明液体,有优 异的热稳定性、透明性、低毒、可用于PVC片材、上水管材、 医药与食品包装材料。一般用量为1—1.5PHR。
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(2)加工性能(高速化)
流动性:
润滑剂(PVC降解)
加工窗口: 增塑剂使Tf降低;稳定剂使Td升高
(3)降低成本
填料
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(4)特殊性能要求
塑料制品,特别是有特殊用途的塑料制品,如 色泽、抗静电、抗粘、阻燃等,也需加入助剂
室内装修:
阻燃
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(5)环保、污染(公害防止技术) 消除废旧塑料的污染 生物降解材料——淀粉 化学降解——稀土化合物
(3)增塑机理
1)隔离作用:增大大分子间的距离,使分子 间作用力减小;
2)屏蔽作用:非极性部分遮蔽了极性基团和 链节,使相邻的极基团不发生强烈作用,使联 结点数量降低; 3)偶合作用:增塑剂的极性部分靠静电作用, 与聚合物的极性基团偶合,破坏聚合物原有的 联结点。
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聚合物增塑机理示意图
1-增塑剂分子;2-聚合物分子;3-增塑剂与聚合物之间的联结点
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(4) 分类
1)按化学组成分
邻苯二甲酸酯
R1,R2是C1-C13的烷基、环烷基和苯基等,R1,R2可以相 同,也可以不同。
这类增塑剂是目前应用最广泛的一类主增塑剂,它 具有色浅、低毒、多品种、挥发生小、耐低温等特点, 具有较全面的性能,其生产量约占增塑剂总量的80%左右。
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石油酯
又称烷基磺酸苯酯,它是PVC的专用增塑剂,电性 能和机械性能好,挥发性低,耐用候性好,耐寒性 较差,相容性一般。可用做主增塑剂,并部分替代 邻苯二甲酸酯,主要用于PVC薄膜、人造革、电缆 料、鞋底等。
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氯化石蜡
这是一类增量剂,主是氯化石蜡(氯化聚乙烯, CPE)、五氯硬脂酸甲酯等。它们与PVC的相容 性较差,一般的热稳定性也不好,但它们有很好 的电绝缘性,耐燃性好,成本低廉。因此常用于 电线电缆的配方中。
聚合型: 分子量在5000——10000之间的低聚 物 单体型: 分子链为200——500
4)按添加方式分
外增塑型(添加型)、内增塑型(合成型)
5)按应用性能分
耐热、耐寒、耐水、无毒、阻燃等
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PVC增塑剂的增塑效率
增塑剂
癸二酸二丁酯 邻苯二甲酸二丁酯 癸二酸二辛酯 己二酸二辛酯 邻苯二甲酸二辛酯 邻苯二甲酸二异辛酯 石油磺酸苯酯 环氧大豆油 磷酸三甲酚酯 磷酸三二甲酚酯 氯化石蜡
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