华东理工大学精品课程课件-高分子材料助剂、抗氧剂
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抗氧剂 第三章ppt课件
精品课件
1、酚类抗氧剂的类型
酚类抗氧剂都带有受阻酚的结构。它 包括烷基单酚，烷基化多酚，硫代双酚等类型。 此外还有多元酚和氨基酚的衍生物等。
烷基化单酚，其结构上只含有一个受阻 酚单元，具有极好的不变色和不污染性。由于 分子量小，挥发性和抽出性较大，影响了抗老 化能力。抗氧剂1076，即为新的烷基化单酚， 其结构中引入长链烷基的酯基，使分子量增加， 挥发性降低。
按功能分：链终止型抗氧剂（或自由基 抑
制剂）即主抗氧剂；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
精品课件
对抗氧剂的要求： 有优越的抗氧化性能； 与聚合物相容性好； 不影响聚合物的其他性能，不与其他化
学助剂发生反应； 不变色，不污染或污染小，无毒或低毒。
精品课件
高分子材料耐氧化能力与结构密切相关。
不同聚合物其键的离解能不同，如在聚四 氟乙烯中，C-F键的离解能为119kcal/mol，而 PE结构中，C-H键离解能为106kcal/mol，比 PTFE低许多。
甲基、乙基、异丙基和叔丁基的稳定性 顺序如下：
－﹡C－C＞－C﹡－C－C－＞－C－∣﹡C－C
高分子材料老化过程的变化
（1）外观：如表面的变色、出现斑点、发粘、
霉等。
变形、裂纹、脆化、发
（2）物理与化学性能发生变化，如溶解性、耐
密度等。
热性、流变性、耐寒性、相对
（3）机械性能变化，如抗张强度、伸长率、抗
冲击强度、疲劳强度、硬
度变高分化子等材。料的老化是一个不可逆的过程，常见的现
（象4）如电农性膜经能过变日化晒，雨如淋介最电后变常脆数，，室击外穿的电电压线用等久。后
1、酚类抗氧剂的类型
酚类抗氧剂都带有受阻酚的结构。它 包括烷基单酚，烷基化多酚，硫代双酚等类型。 此外还有多元酚和氨基酚的衍生物等。
烷基化单酚，其结构上只含有一个受阻 酚单元，具有极好的不变色和不污染性。由于 分子量小，挥发性和抽出性较大，影响了抗老 化能力。抗氧剂1076，即为新的烷基化单酚， 其结构中引入长链烷基的酯基，使分子量增加， 挥发性降低。
按功能分：链终止型抗氧剂（或自由基 抑
制剂）即主抗氧剂；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
精品课件
对抗氧剂的要求： 有优越的抗氧化性能； 与聚合物相容性好； 不影响聚合物的其他性能，不与其他化
学助剂发生反应； 不变色，不污染或污染小，无毒或低毒。
精品课件
高分子材料耐氧化能力与结构密切相关。
不同聚合物其键的离解能不同，如在聚四 氟乙烯中，C-F键的离解能为119kcal/mol，而 PE结构中，C-H键离解能为106kcal/mol，比 PTFE低许多。
甲基、乙基、异丙基和叔丁基的稳定性 顺序如下：
－﹡C－C＞－C﹡－C－C－＞－C－∣﹡C－C
高分子材料老化过程的变化
（1）外观：如表面的变色、出现斑点、发粘、
霉等。
变形、裂纹、脆化、发
（2）物理与化学性能发生变化，如溶解性、耐
密度等。
热性、流变性、耐寒性、相对
（3）机械性能变化，如抗张强度、伸长率、抗
冲击强度、疲劳强度、硬
度变高分化子等材。料的老化是一个不可逆的过程，常见的现
（象4）如电农性膜经能过变日化晒，雨如淋介最电后变常脆数，，室击外穿的电电压线用等久。后
华东理工大学精品课程 高分子化学.ppt
X
X
.
CH= CH + CH3 CH
X
X
[2] 向溶剂（或分子量调节剂）转移
.
CH2 CH + YZ X
CH2 CHY + Z X
[3] 向引发剂转移
.
CH2 CH + R R X
[4] 向大分子转移
.
CH2 CH + X
CH2 CH X
CH2 CH2+ R.
X
CH2 CH 2+ X
.
CH2 C X
0.0 80 160 240 320
• 终止反应的方式取决于单体的结构和聚合温度。
终止的方式 ------ 单体结构和聚合温度
• 取代基大-----歧化终止的可能性增加 • 聚合温度低----有利于偶合终止反应 • 偶合终止和歧化终止的相对比例：
偶合终止几率 歧化终止几率
(c) (c)
Hale Waihona Puke k tc k td
Ate Atd
e ( Etc Etd ) / RT
例如
氯乙烯只能进行自由基聚合 异丁烯只能进行正离子聚合 甲基丙烯酸甲酯可进行自由基和负离子聚合 苯乙烯却可进行自由基、负离子、正离子聚 合和配位聚合等 • 上述差异，主要取决于碳碳双键上取代基的结构， 取决于取代基的电子效应和位阻效应 • 乙烯是最简单的烯烃，结构对称，偶极矩为零。 能在高压下进行自由基聚合或在特殊的引发体系 下进行配位聚合
自由基聚合反应特征
• 自由基反应在微观上可以明显区分成链 的引发、增长、终止、转移等基元反应。 其中引发速率最小，是控制总聚合速率 的关键。可概括为：慢引发、快增长、 速终止，易转移。
高分子材料助剂.66页PPT
高分子材料助剂.
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
高分子材料助剂课件
隔离作用 “溶剂化”
相互作用
4
二、增塑剂
增塑过程
1.润湿和表面吸咐 增塑剂分子进入树脂孔隙并填充其孔隙。 2.表面溶解 增塑剂先溶解溶胀聚合物表面的分子，当聚合物表面有悬浮聚合残留的胶体时，能延 长诱发阶段。 3.吸咐作用 树脂颗粒由外部慢慢地向内部溶胀，产生了很强的内应力，表现为树脂和增塑剂的总 体积减少。 4.极性基的游离 增塑剂掺入到树脂内，并局部改变其内部结构，溶解了许多特殊的官能团，反应为增 塑剂被吸咐之后，介电常数比起始混合物高。这一过程受温度和活化能大小的影响。 5.结构破坏 干混料中的增塑剂是以分子束的形式存在于高分子或者链段之间。当体系受到较高能 量如加热至160----180oC,或者将其辊炼。聚合物的结构将会破坏，增塑剂便会渗入到 该聚合物的分子束中。 6.结构重建 增塑剂与聚合物的混合物加热到流动态而发生塑化后，再放冷，会形成一种有别于原 聚合物的结构。这一结构表现出较高的韧性，但结构形成往往需要一段时间。
9
三、抗氧剂 2、酚类抗氧剂的作用 大多数酚类抗氧剂的结构中都含有一种位阻酚，它有一 个烷基长链，就象有一个独特的分子“臂”相连。这个分子 “臂”可以改进溶解性或提高活性。
酚类化合物可提供氢原子给烷氧自由基、碳自由基和过 氧化自由基。这个反应中产生的酚类自由基处于稳定共振态， 反应活性极小。所生成的已“失活”的化合物，包括烃类和醇 类，这些都是从聚丙烯或聚乙烯中形成的。
10
三、抗氧剂 3、胺类抗氧剂 胺类抗氧剂在一些应用领域甚至优于酚类抗氧剂的抗氧 化效果。胺类抗氧剂最大的缺点是具有变色性和污染性，会使 聚合物变色，限制了它的应用范围。所以胺类抗氧剂大都应用 于深色或黑色的橡胶和塑料制品中。 胺类抗氧剂如同酚类抗氧剂一样，也是氢原子提供者。 和氮原子相连的氢原子是最活泼的，如下图所示。
华东理工大学精品课程课件-高分子材料助剂、稳定剂
对于Ba、Ca、Mg皂，它们也具有捕捉氯化氢的能力，但不具备
镉与锌皂的另外两种作用，所以它们只能延滞PVC的热老化，而 不能消除其热老化的根源。在它们单独使用时，其热稳定效果较 低，但由此所生成的氯化钡、氯化钙、氯化镁对PVC的脱氯化氢 反应无催化作用。
通常是将此两类金属皂稳定剂复配使用，以产生协同效 应，大幅度地提高其热稳定性。
盐基性铅盐是目前应用最广泛的稳定剂。如三盐基硫酸铅、 盐基性亚硫酸铅以及二盐基亚磷酸铅等，尚在大量使用。由 于其透明性差，所以主要用于管材、板材等硬质不透明的制 品及电线包覆材料等。
金属皂类稳定剂
所谓金属皂是指高级脂肪酸的金属盐，所以品种极多。作为 PVC类聚合材料热稳定剂的金属皂则主要是硬脂酸（A）、 月桂酸（B、）棕榈酸（C）等的钡、镉、铅、钙、锌、镁、 锶等金属盐。
液体复合稳定剂
所谓液体复合稳定剂是指有机金属盐类、亚磷酸酯、多元醇、 抗氧剂和溶剂等多组分的混合物。 几种常见的形式：金属盐类如镉/钡/（锌）皂（通用型）， 钡/锌造（耐硫化污染型），钙/锌皂（无毒型）以及其他钙/ 锡和钡/锡复合物等类型。至于盐中酸根种类也是多种多样 的，如辛酸、油酸、环烷酸、月桂酸、合成脂肪酸、树脂酸、 苯甲酸、水杨酸、苯酚、烷基酚和亚磷酸等。常用的亚磷酸 酯有：亚磷酸三苯酯、亚磷酸一苯二异辛酯、亚磷酸三异辛 酯、三壬基苯基亚磷酸酯等。 主要优点：使用方便，耐压析性好，透明性好，与树脂和增 塑剂的相容性好，而且用量也较少。当用于软质透明制品时， 液体复合稳定剂的耐候性好，而且没有初期着色，比用有机 锡稳定剂便宜得多。当用于增塑糊时粘度稳定性高。 主要缺点：润滑性较差。主要用于作软质制品。
按照金属皂类稳定剂的稳定功能可将其分为两大类，即 Cd、Zn类与Ba、Ca、Mg类。
镉与锌皂的另外两种作用，所以它们只能延滞PVC的热老化，而 不能消除其热老化的根源。在它们单独使用时，其热稳定效果较 低，但由此所生成的氯化钡、氯化钙、氯化镁对PVC的脱氯化氢 反应无催化作用。
通常是将此两类金属皂稳定剂复配使用，以产生协同效 应，大幅度地提高其热稳定性。
盐基性铅盐是目前应用最广泛的稳定剂。如三盐基硫酸铅、 盐基性亚硫酸铅以及二盐基亚磷酸铅等，尚在大量使用。由 于其透明性差，所以主要用于管材、板材等硬质不透明的制 品及电线包覆材料等。
金属皂类稳定剂
所谓金属皂是指高级脂肪酸的金属盐，所以品种极多。作为 PVC类聚合材料热稳定剂的金属皂则主要是硬脂酸（A）、 月桂酸（B、）棕榈酸（C）等的钡、镉、铅、钙、锌、镁、 锶等金属盐。
液体复合稳定剂
所谓液体复合稳定剂是指有机金属盐类、亚磷酸酯、多元醇、 抗氧剂和溶剂等多组分的混合物。 几种常见的形式：金属盐类如镉/钡/（锌）皂（通用型）， 钡/锌造（耐硫化污染型），钙/锌皂（无毒型）以及其他钙/ 锡和钡/锡复合物等类型。至于盐中酸根种类也是多种多样 的，如辛酸、油酸、环烷酸、月桂酸、合成脂肪酸、树脂酸、 苯甲酸、水杨酸、苯酚、烷基酚和亚磷酸等。常用的亚磷酸 酯有：亚磷酸三苯酯、亚磷酸一苯二异辛酯、亚磷酸三异辛 酯、三壬基苯基亚磷酸酯等。 主要优点：使用方便，耐压析性好，透明性好，与树脂和增 塑剂的相容性好，而且用量也较少。当用于软质透明制品时， 液体复合稳定剂的耐候性好，而且没有初期着色，比用有机 锡稳定剂便宜得多。当用于增塑糊时粘度稳定性高。 主要缺点：润滑性较差。主要用于作软质制品。
按照金属皂类稳定剂的稳定功能可将其分为两大类，即 Cd、Zn类与Ba、Ca、Mg类。
高分子材料助剂-抗氧剂ppt课件
链的增长是指初期生成的自由基与氧分子结合，产生 过氧化自由基，这个反应过程极快，并不需要什么活化能， 因为自由基R.的活性比ROO.自由基的活性大得多。
氢过氧化物在系统中不断积累，又分裂出新的自由基， 新自由基继续袭击聚合物，形成了链的新增长，链的增长又 加速氧化作用的进行。
氢过氧化物的分裂是自动催化的主要原因，所形成的过 氧基，不断夺取邻近聚合物分子上的氢原子，形成一个过氧 化物和另一个新的烷基自由基。烷基自由基还可与氧结合成 更多的自由基不断重复这种循环，即产生连锁反应，称之为 链的增长。
（3）聚合物与氧分子反应： RH + O2 → R·+ HO2·
2RH + O2 → 2R·+ H2O2 （4）氢过氧化物分解：
ROOH → RO·+ HO· 2ROOH → RO·+ RO2·+ H2O 微量变价金属化合物对氢过氧化物分解具有催化作用： ROOH + Mn+ → RO·+ OH- + M(n+1)+ ROOH + M(n+1)+ → RO·+ H+ + Mn+ 在上述链引发反应中，氢过氧化物分解是相对较易进行的链引发反应。 而由于聚合物即使在常温下也会与分子氧反应生成氢过氧化物，因此聚合 物的自动氧化，一般主要是由氢过氧化物分解产生自由基所引发的。
3. 链终止反应 当链增长反应进行到体系中自由基浓度增大在一
定程度时，它们彼此碰撞的几率加大，可能结合生成 惰性产物，使自动氧化反应终止。主要的终止反应有：
R·＋ R·→ R－R R·＋ RO·→ ROR RO· ＋ RO·→ ROOR RO2· ＋ RO2·→ 非自由基产物 R· ＋ HO·→ ROH RO2· ＋ R·→ ROOR
氢过氧化物在系统中不断积累，又分裂出新的自由基， 新自由基继续袭击聚合物，形成了链的新增长，链的增长又 加速氧化作用的进行。
氢过氧化物的分裂是自动催化的主要原因，所形成的过 氧基，不断夺取邻近聚合物分子上的氢原子，形成一个过氧 化物和另一个新的烷基自由基。烷基自由基还可与氧结合成 更多的自由基不断重复这种循环，即产生连锁反应，称之为 链的增长。
（3）聚合物与氧分子反应： RH + O2 → R·+ HO2·
2RH + O2 → 2R·+ H2O2 （4）氢过氧化物分解：
ROOH → RO·+ HO· 2ROOH → RO·+ RO2·+ H2O 微量变价金属化合物对氢过氧化物分解具有催化作用： ROOH + Mn+ → RO·+ OH- + M(n+1)+ ROOH + M(n+1)+ → RO·+ H+ + Mn+ 在上述链引发反应中，氢过氧化物分解是相对较易进行的链引发反应。 而由于聚合物即使在常温下也会与分子氧反应生成氢过氧化物，因此聚合 物的自动氧化，一般主要是由氢过氧化物分解产生自由基所引发的。
3. 链终止反应 当链增长反应进行到体系中自由基浓度增大在一
定程度时，它们彼此碰撞的几率加大，可能结合生成 惰性产物，使自动氧化反应终止。主要的终止反应有：
R·＋ R·→ R－R R·＋ RO·→ ROR RO· ＋ RO·→ ROOR RO2· ＋ RO2·→ 非自由基产物 R· ＋ HO·→ ROH RO2· ＋ R·→ ROOR
华东理工大学精品课程-高分子材料助剂、促进剂共30页PPT
华东理工大学精品课程-高分子材料助 剂、促进剂
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
谢谢！
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
谢谢！
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
华东理工大学精品课程课件-高分子材料助剂、透明剂
第十八章 透明剂 （Transparent agent）
主讲教师： 赵世成
透明聚丙烯的应用
Nucleate
透明聚丙烯的应用
注塑 居室部件 活动关节 储藏箱 储存盖 医疗器械 电子盒、 影带盒 防护包装 盖板 设备部件 中空成型 吹拉成型 调料瓶 清洁剂瓶 水瓶 食品饮料 瓶 水瓶 药瓶 干食品和 调料罐 洗洁精瓶 婴儿奶瓶 居室部件 液体皂和 洗涤剂 薄板挤压 录像带套盒 装配盒、午 餐盒 铺地板材 卫生产品 文教办公用 品 薄壁注 塑 泡沫包装材 奶制品 料 箱包装 医用托盘 熟食盛 一次性熟食 具 盘 一次性 微波速食 饮料杯 储存容 饮料杯 器 一次性果汁 瓶 乳品箱包装 饼干盘 热成型 流延薄膜 影集护层 卫生用品 糖果包装 纸 医用薄膜
透光率（Transmittance）：
透过材料的光通量与入射到材料表面上的光通量之百分率
OH OH HO OH + 2 R1 HO OH
OH R2 CHO 催化剂 溶剂 R1 O O R2 OH O O R2 R1
催化剂：浓硫酸、盐酸、磷酸及对甲苯磺酸等 溶剂：环己烷
OH OH O R1 O O O R2
R2 R3 R1 R3 R2 O O P O n O
M
其中，R1＝单键，
( CH2 )
m
(m=1,2),－CHR4－，S；R2，R3＝H，烷基（C1～8）；
M＝碱或碱土金属离子；n＝1，2。 各代磷酸酯盐类透明剂 化学名称 第一代 第二代 第三代 二(4-叔丁基苯基)磷酸酯钠盐 甲撑双(2，4-二叔丁基苯基) 磷酸酯钠盐 商品缩写代号 NA-10 NA-11, NA-40
CH3
CH3
CH
CH3
脱氢枞酸金属盐 (M=Na,K,Mg,Ca,Zn, n=1 or 2)
主讲教师： 赵世成
透明聚丙烯的应用
Nucleate
透明聚丙烯的应用
注塑 居室部件 活动关节 储藏箱 储存盖 医疗器械 电子盒、 影带盒 防护包装 盖板 设备部件 中空成型 吹拉成型 调料瓶 清洁剂瓶 水瓶 食品饮料 瓶 水瓶 药瓶 干食品和 调料罐 洗洁精瓶 婴儿奶瓶 居室部件 液体皂和 洗涤剂 薄板挤压 录像带套盒 装配盒、午 餐盒 铺地板材 卫生产品 文教办公用 品 薄壁注 塑 泡沫包装材 奶制品 料 箱包装 医用托盘 熟食盛 一次性熟食 具 盘 一次性 微波速食 饮料杯 储存容 饮料杯 器 一次性果汁 瓶 乳品箱包装 饼干盘 热成型 流延薄膜 影集护层 卫生用品 糖果包装 纸 医用薄膜
透光率（Transmittance）：
透过材料的光通量与入射到材料表面上的光通量之百分率
OH OH HO OH + 2 R1 HO OH
OH R2 CHO 催化剂 溶剂 R1 O O R2 OH O O R2 R1
催化剂：浓硫酸、盐酸、磷酸及对甲苯磺酸等 溶剂：环己烷
OH OH O R1 O O O R2
R2 R3 R1 R3 R2 O O P O n O
M
其中，R1＝单键，
( CH2 )
m
(m=1,2),－CHR4－，S；R2，R3＝H，烷基（C1～8）；
M＝碱或碱土金属离子；n＝1，2。 各代磷酸酯盐类透明剂 化学名称 第一代 第二代 第三代 二(4-叔丁基苯基)磷酸酯钠盐 甲撑双(2，4-二叔丁基苯基) 磷酸酯钠盐 商品缩写代号 NA-10 NA-11, NA-40
CH3
CH3
CH
CH3
脱氢枞酸金属盐 (M=Na,K,Mg,Ca,Zn, n=1 or 2)
华东理工大学精品课程课件-高分子材料助剂、偶联剂共21页
敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
华东理工大学精品课程课件高分子材料助剂、偶联剂
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗伯斯 庇尔
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
华东理工大学精品课程课件高分子材料助剂、偶联剂
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗伯斯 庇尔
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
华东理工大学精品课程课件-高分子材料助剂、抗静电剂
外涂法是将抗静电剂通过刷涂、喷涂或 浸涂等方法涂敷于制品表面
内加法是将抗Байду номын сангаас电剂在配料时加入到材 料中去，使其均匀分散在整个聚合物内
高分子型永久抗静电剂
特征：不影响聚合物材料本身的耐热性 和力学性能，适用面广，且在基体聚合 物中具有较好的分散效果
常用永久性抗静电剂
聚氧化乙烯（PEO）的共聚物 聚乙二醇/甲基丙烯酸共聚物 聚乙二醇体系聚酰胺或聚酯酰胺 环氧乙烷/环氧丙烷共聚物 含季胺盐基团的甲基丙烯酸酯类共聚物
CH3 R N
+
CH2CH2OH R
-
CH3
N
+
CH2CH2OH
-
CH2COO
CH2COO
非离子型：相容性和耐热性能良好，对 制品的物理性能无不良影响，但用量相 对较大
R CH CH2 O O B O O R CH CH2
H ( OCH2CH2 )n OH
抗静电剂的使用技术
主要有外涂和内加两种方式：
[R N R R
X
CONH R N (CH2)3~ X Y
+ (CH3)2C2H4OH]NO3
+
[RCONHC3H6N
阴离子型：耐热性和抗静电效果都比较 好，但与树脂的相容性较差，并对产品 的透明性有一定影响
O
R SO3M
R O
P
OM
OM
两性型：既能与阳离子型又能与阴离子 型抗静电剂配合使用，抗静电效果类似 于阳离子型，但耐热性能不如非离子型
阴离子型
磷酸盐 磺酸盐 脂肪酸 多元醇酯
PS、PE、 PP、PVC ABS、PE、 PP、PVC
华东理工大学精品课程课件-高分子材料助剂、相容化剂
a0.3wt％ b0.8wt％
30/70/5 30/70/5 30/70/5 30/70/5 30/70/5 30/70/5 30/70/5
34.1±0.4 34.0±0.3 34.7±0.3 34.4±0.2 34.0±0.3 35.6±0.4 35.7±0.6
7.7±0.9 7.1±0.8 5.4±0.3 8.0±0.7 9.6±1.0 11.5±0.6 8.3±0.2
19 21 18 22 19 27 27
256 208 213 214 232 386 372
of maleic anhydride in PP-g-MA. of maleic anhydride in PP-g-MA.
15
高分子相容剂的相容性情况
16
结论
1. 利用聚醚胺及己二酸合成的酰胺化合物，然后再利用挤出机将 此酰胺类化合物与商业化的 PP-g-MA 合成含聚醚链段的高分子型 界面相容剂，经由FT-IR及DSC分析，结果表明为所期望的相容剂。 2. 将这些相容剂以5phr的含量加入PP/Nylon共混系统中，由SEM 图片可发现加入相容剂后，由于两相间的界面张力降低，使得分 散相的颗粒变得更小更均匀。 3. 由DSC分析可知，加入相容剂后，由于两相间的相容性增加使 得PP相及PA6相的熔融热焓降低。而且相容剂可进一步与PA6反应 形成更多种类不同结构的相容剂，更加提高相容剂的作用。
反应性相容化剂 非反应性相容化剂
优 效果明显，特别是对较难相 容易混炼，副反应较小 点 容的体系效果更明显 缺 副反应会影响加工性能，降 用量大 点 低物性，价格较高
6
相容化剂的分子设计与合成
设计思路
7
本实验所设计的相容化剂—PP-g-MA-co-POP-PA6
30/70/5 30/70/5 30/70/5 30/70/5 30/70/5 30/70/5 30/70/5
34.1±0.4 34.0±0.3 34.7±0.3 34.4±0.2 34.0±0.3 35.6±0.4 35.7±0.6
7.7±0.9 7.1±0.8 5.4±0.3 8.0±0.7 9.6±1.0 11.5±0.6 8.3±0.2
19 21 18 22 19 27 27
256 208 213 214 232 386 372
of maleic anhydride in PP-g-MA. of maleic anhydride in PP-g-MA.
15
高分子相容剂的相容性情况
16
结论
1. 利用聚醚胺及己二酸合成的酰胺化合物，然后再利用挤出机将 此酰胺类化合物与商业化的 PP-g-MA 合成含聚醚链段的高分子型 界面相容剂，经由FT-IR及DSC分析，结果表明为所期望的相容剂。 2. 将这些相容剂以5phr的含量加入PP/Nylon共混系统中，由SEM 图片可发现加入相容剂后，由于两相间的界面张力降低，使得分 散相的颗粒变得更小更均匀。 3. 由DSC分析可知，加入相容剂后，由于两相间的相容性增加使 得PP相及PA6相的熔融热焓降低。而且相容剂可进一步与PA6反应 形成更多种类不同结构的相容剂，更加提高相容剂的作用。
反应性相容化剂 非反应性相容化剂
优 效果明显，特别是对较难相 容易混炼，副反应较小 点 容的体系效果更明显 缺 副反应会影响加工性能，降 用量大 点 低物性，价格较高
6
相容化剂的分子设计与合成
设计思路
7
本实验所设计的相容化剂—PP-g-MA-co-POP-PA6
华东理工大学精品课程课件-高分子材料助剂、抗氧剂
6 5
7
O 1 3 6' 2 1' O 2' 3'
R3
4
R1
4' R2 General formula
5'
27
120 105 90 TBF1-PP OXBF1-PP MXBF1-PP PXBF1-PP ANBF1-PP
120 105 90 TBF2-PP OXBF2-PP PXBF2-PP ANBF2-PP
R3
4
R1
26
70 60
TBF1-PP OXBF1-PP MXBF1-PP PXBF1-PP ANBF1-PP
50
MFI(g/10min)
MFI(g/10min)
50 40 30 20 10 0 1
40 30 20 10
TBF2-PP ANBF2-PP OXBF2-PP PXBF2-PP
2
3 4 Number of extrusions
苯并呋喃酮类抗氧剂对聚丙烯加工稳定性的影响
23
抗氧剂性能评价方法
加工热稳定性测试方法 (1) 熔体流动速率方法 (2) 流变方法
(3) 黄色指数法
体现不同的加工条件对分子 量变化的影响，可以根据不 同的需求来选择不同的加工 条件。 体现抗氧化产 物的影响。
24
长效热稳定性测试方法
(1) 热烘箱老化法（力学性能、红外分析） (2) 自然老化法（力学性能、红外分析） (3) 氧化诱导期方法 Oxidation induction time (OIT)和Oxidation Onset Temperature (OOT) )
2’位甲基取代阻碍了叔丁氧自由基对于类平 面结构苯并呋喃酮类抗氧剂的进攻。 母体苯环上5位甲基或叔丁基的改变对苯并 呋喃酮与叔丁氧自由基反应的速率常数影响不 大。
华东理工大学精品课程课件-高分子材料助剂、交联剂
光敏剂应具备下列性能：（1）对特定波长的光敏感；（2）热稳定 性好，耐贮存；（3）工业上可使用容易利用的光源激发；（4）易 溶解，呈透明状态，并且不对树脂的性能产生影响。
较好的光敏剂应该在较宽的波长范围内都能被激发，这样就能提高 激发效率。能采用的光敏剂有羰基化合物、有机含硫化合物、过氧 化物、偶氮和重氮化合物、金属盐和色素等。 敏剂游离基引发光固化树脂和活性稀释剂分子中的双键，发生连锁 聚合反应，其反应机理与一般的游离基聚合反应相同，分链引发、 链增长、链转移和链终止等几个阶段。
光交联及辐射交联机理
光交联
聚合物的光交联是依据聚合物中的感光性基团及混入的感光性化合 物的感光特性，借助光能产生自由基而进行交联的。在此起重要作 用的是感光性基团。一般情况下，亦可在聚合物中加入光敏物质， 此种物质受特定波长的光照射时，分解产生活性自由基，引起聚合 反应而交联固化，这种物质称为光交联剂或引发剂，或称为光敏剂。
CH2 CH2 CH3 CH2 C CH2 CH3
γ 线 γ 线
CH2
. CH
CH3 CH2 C CH2 CH . 2
CH2 CH CH CH2 CH3 CH2 C +. CH2 CH2
用辐射产生交联和裂解的聚合物
交联型 聚乙烯
CH2 CH2 CH2 CH2
裂解型 聚异丁烯
CH3 CH3 CH2 C CH2 C CH3 CH3
电子射线交联
由于电子射线的照射，不饱和树脂及乙烯化合物的不饱和基直接激发 并离子化，引起聚合反应，非常迅速地交联固化，这种方式即为电子 射线交联。 电子射线交联与光交联不同之处在于它的穿透力强，对色漆膜亦能固 化。其特点是不用催化剂，固化时间短，装置能瞬时启动及停车，生 产性能及涂膜性能提高；缺点是初期投资大，被涂物的性状受限制， 装置的安全管理复杂。 不饱和树脂的交联，有效的照射源是γ射线和电子射线。γ射线应用钴 60等放射性同位素获得，而电子射线采用电子射线加速器获得。 一般说来，具有α-氢原子的聚合物能引起交联，当为1,1-二位取代结 构时则产生分解，其机理为：
华东理工大学精品课程课件-高分子材料助剂、偶联剂
adh
1 2
anVO
a ——键的自然振动数； n ——被粘物表面上粘符键的数目；
VO ——原子之间平衡距离最低势能位的键能。
用硅烷偶联剂处理形成其价键的粘接力比由次价键而引起的
粘接力大一个数量级。
浸润效应和表面能理论：在复合材料的制造中，液态树脂对被粘 物的良好浸润是头等重要的，如果能获得完全浸润，那么树脂对 高能表面的物理吸附将提供高于树脂的内聚强度的粘接强度。
OH
H2NCH2CH2CH2Si O Si 玻璃 + H2O OH
o （3）经过该性的无机填料添加到聚合物体系当中去
OH
H2NCH2CH2CH2Si O Si 玻璃 + CH2CH
OH HO
O
玻璃 Si O HO
SiLeabharlann CH2CH2CH2NH CH2 CH OH
硅烷偶联剂品种很多，根据所连接的不同的有机基团，偶 联剂所适合的聚合物种类也不同，这是因为这些基团对聚合物 的反应有选择性。例如含有乙烯基（CH2＝CH－）和甲基丙烯 酰基的硅烷偶联剂，对不饱和聚酯树脂及丙烯酸树脂特别有效。 其原因是偶联剂中的不饱和双键和树脂中的不饱和双键在引发 剂和促进剂的作用下发生了化学反应。但是含有这两种基团的 偶联剂用于环氧树脂和酚醛树脂时，效果不明显，因为偶联剂 中的双键不参与环氧树脂和酚醛树脂的固化反应；但环氧基团 的硅烷偶联剂则对环氧树脂特别有效，又因环氧基可与不饱和 聚酯中的羟基反应，所以含环氧基硅烷对不饱和聚酯也适用； 而含胺基的硅烷偶联剂则对环氧、酚醛、三聚氰胺、聚氨酯等 树脂有效；含－SH的硅烷偶联剂则是橡胶工业应用广泛的品种。
可变形层理论：为了缓和复合材料冷却时由于树脂和填料之间热 收缩率的不同而产生的界面应力，就希望与处理过的无机物邻接 的树脂界面是一个揉曲性的可变形相，这样复合材料的韧性最大。 偶联剂处理过的无机物表面可能会择优吸收树脂中的某一配合剂， 相间区域的不均衡固化，可能导致一个比偶联剂在聚合物与填料 之间的多分子层厚得多的挠性树脂层，这一层就被称之为可变形 层。该层能松弛界面应力，阻止界面裂缝的扩展，因而改善了界 面的结合强度，提高了复合材料的机械性能。
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B O H
CH 2 O P C CH 2 2
较高的分子量、优良的加工稳定性和耐色变性。
16
碳自由基捕获剂型抗氧剂（加工抗氧剂）
碳自由基捕获剂能够对加工过程中所产生的大量以碳为中心的碳自由基进行 捕获，使得聚合物的自氧化过程在一开始就受到限制。同时，碳自由基捕获剂的 使用可以降低受阻酚类抗氧剂的使用，从而能够改善产品的颜色稳定性。所以， 开发碳自由基捕获剂型稳定剂具有重大而深远的现实意义。
2C H 2
碳自由基的歧化反应
O ~ C H 2 H ~ H C H C 2 C H 3 ~ C H C H 3 O ~C H H 2 C C 3 O H ~ C H C C H 3
~ C C H 2 C C H 3 O C H 3
~C H C H 3
C H C H~ C H 3
烷氧自由基的β断裂
6
X R OH R'
9
酚类抗氧剂稳定机理及典型代表
O H B u ' B u ' . R + . R O 2 . O B u ' B u ' R H + R O H 2
C H 3
Bu' O. Bu' O Bu' . CH3 Bu' Bu' O . CH3 Bu' + R. RO2 . O Bu' Bu'
第三章 抗氧剂 Antioxidant
孟鑫
氧 化 ？ ？？
皮肤松弛、出现皱纹。 油炸食品的“哈喇味” 。 农用地膜脆化。 轮胎的开裂。
抗氧剂
2
本章主要内容
前言 抗氧剂的分类和主要作用机理 抗氧剂性能评价方法 主抗氧剂作用机理研究方法
3
前言
热以及机 械剪切作 用。
4
13
3．半受阻酚类
H O
OC H 2 C C H C H C H C O O C H 2 2 2 OC H 2
Mark AO-80 2
14
亚磷酸酯类辅助抗氧剂
结构通式：
R 2O P OR 3 OR 1
R1,R 2,R 3为相同或不同的烷基或芳基
作用机理：
P ( O R ') O R H 3 +O R O H+ R 'O ) ( PO 3
17
双酚单丙烯酸酯类碳自由基捕获剂
OH Bu R2 R1 R1 O O Bu
作用机理：
R * O H B u R 2 R 1 R R 1 O O B u R * B u R 2 R H R 1 R 1 R H O H O O B u
O H *O B u R 2 R 1
12
OH H 9C 4 C 4H 9 + C H 2 C H 2C O O C H 3
C 4H 9 HO H 9C 4 C 4H 9
O C H 2C H 2C O C H 3 +
HO HO
OH OH
抗氧剂 1010
O C H 2C H 2C O C H 2 C 4
HO H 9C 4
耐热氧老化、耐热水萃取。不变色、不污染、不易挥发。 是目前应用最为广泛的抗氧剂品种。
5
链式自由基 的自动催化 反应。
PP的氧化
C H 2~ 2 C C H 2 C H 3 C H ~ C H 3 C H ~ C H 3 H 2C C H 3 C H ~ 2 ~ C H 2 C C H C H 3 C H 2 C H ~ C H 3 H ~ C H C 2 C H 2 C H ~ C H 3 C H 3 C H ~ C H 3 H ~ 2 C C H 2 C H 3 ~ C H 2 ~ H C H C H 2 C C H 3 C H 3
热以及机 械剪切作 用。
聚合物的老化过程
氧的接触 以及紫外 线照射。
在聚合物的整个寿命中，主要有两个老化时期。第一是聚合
物的加工阶段，第二个劣化阶段是存储和使用过程中的长期
热氧老化。 热氧老化为一自动氧化反应，聚合物按链式自由基机理进行 具有自动催化特征的氧化反应，导致热氧降解 。
链的引发、 链的传递、 链的终止。
C H 3
C H 3
抗热稳定性高、 抗氧效果好、不 污染、不着色、 不喷霜、油溶性 好、不易挥发损 失。
O H
+H C C ( C H ) 2 3 2 C H 3
O H 聚苯乙烯 C ( C H ) 3 3 C H 3
C H O ¡ ¢ H 磺酸树脂 H
+
t B u
O H O H t B u C H 2 C H 3 C H 3
C H3
CH3 Bu'
CH3
R CH3 Bu' CH3 O Bu' OOR
10
1．烷基单酚
2,6-二叔丁基-4-甲酚，抗氧剂264（BHT），最典型的烷基单酚抗氧剂。
CH 3 CH 3 OH C CH 3 380oC OH
Al2O 3
(CH 3)2C CH 2 + H 2O B ut OH B ut
3 O H + P C l 3
B
. .
. . + C l P3B O
3
良好的耐热性 和耐色变性。
季戊四醇类双亚磷酸酯
H O CH CH H CH CH 2 2O 2 2 B + C 2 P Cl Cl P C 3 2 BCl + P Cl H O CH CH H CH CH 2 2O 2 2
CH CH 2 2 Cl P C P + 2 Cl CH CH 2 2
CH 3 + 2 C CH 2 CH 3 CH 3
H 2SO 4 o 6 5C
用途广泛 但是易泛 黄、耐挥 发性差。
CH 3
抗氧剂1076
引入较长的 链锻与树脂 的相容性好！
11
2．烷基多酚
抗氧剂2246的化学结构
(C H 3)3C O H C H 2 O H C (C H 3)3
制备方法
酚类主抗氧剂
酚类抗氧剂它们具有优异的不变色、不污染优点。一般 为低毒或无毒。
酚类抗氧剂主要应用于塑料与合成纤维工业，油品及食 品工业。在橡胶工业中酚类抗氧剂近年来已大量用作生 胶稳定剂。 大多数的酚类抗氧剂具有受阻酚的化学结构。受阻酚类 抗氧剂包括全受阻酚和半受阻酚型，结构如下式所示：
特
在低温下，亚磷酸酯抗氧剂无气味，不污染制品，有很好的耐变色性。
. . R O P ( O R ') ( R 'O ) P+O R O =P ( O R ') + R 3 3 3 征： . . + ( c h a i npr opa g a t i on ) R O O R O 2
15
.
Irgafos B系列